LU86131A1 - Bogie pour vehicules de chemin de fer du type a benne basculante - Google Patents

Description

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Bogie pour véhicules de chemin de fer du type à benne basculante.

La présente invention concerne un bogie pour véhicules de chemin de fer du type à benne basculante 5 ou caisse inclinable.

Comme on le sait, dans les courbes, les chemins de fer présentent un certain degré de dévers de la voie dans le but de réduire l'effet de l'accélération centrifuge auquel les véhicules sont soumis.

» 10 Ce dévers permet d'aborder les courbes à des vitesses plus élevées.

Pour des raisons de stabilité, les valeurs de dévers sont limitées par des réglementations internationales .

15 Dans le but d'accroître davantage la vitesse des véhicules dans les courbes, sans soumettre les passagers à des accélérations centrifuges inacceptables, on connaît le principe consistant à rendre variable la position de la caisse du véhicule de chemin de fer, 20 moyennant une inclinaison appropriée de cette caisse par rapport aux bogies en direction de l'intérieur de la courbe, à l'intervention de dispositifs mécaniques appropriés. De la sorte, à l'angle de dévers de la voie, vient s'ajouter l'angle d'inclinaison de 25 la caisse, compensant ainsi totalement ou partiellement, dans la courbe, les plus fortes accélérations produites par la vitesse accrue et auxquelles sont soumis les passagers.

Les systèmes connus présentent toutefois 30 l'inconvénient de ne pas permettre l'utilisation de caisses d'une structure traditionnelle pour les véhicules à caisse inclinable, si bien qu'ils nécessitent la construction de bogies et de caisses de conception ' ! spéciale.

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i -, 2 L'objet de la présente invention est de fournir une structure pour un bogie de chemin de fer, soit un bogie moteur, soit un bogie intermédiaire, destinée à être utilisée dans les voitures pour pas-5 sagers et également dans les locomotives, cette structure convenant pour incliner judicieusement la caisse du véhicule par rapport au rayon de courbure de la voie, à la vitesse maximum pouvant être atteinte, ainsi qu'en fonction des conditions générales de l'équipement 10 de la voie, tandis qu'elle est conçue de façon à permettre l'utilisation, sans modifications structurales, des caisses de véhicules existantes ou de nouvelles caisses de conception traditionnelle, en remplaçant les bogies existants par des bogies conçus conformé-15 ment à la présente invention.

A cet effet, suivant l’invention, on prévoit un bogie pour véhicules de chemin de fer à caisse inclinable, ce bogie comprenant un châssis équipé d'une traverse inclinable destinée à supporter la caisse 20 du véhicule de chemin de fer avec possibilité de pivoter autour d'un axe vertical et d'un axe horizontal, ce bogie étant caractérisé en ce qu'il comporte une crapaudine conçue de façon à permettre à la fois l'inclinaison du bogie autour de l'axe vertical et son 25 inclinaison autour de l'axe horizontal.

En conséquence, un bogie suivant l'invention offre, vis-à-vis des bogies existants déjà connus, de nombreux avantages tels que, par exemple, la simplicité structurale, la rapidité de transformation des 30 véhicules existants, du fait qu'il ne nécessite pas de longues périodes et d'importants investissements pour l'acquisition de nouveaux véhicules avec, pour conséquence, une forte réduction des investissements de départ et des délais de disponibilité des véhicules 35 à caisse inclinable devant être mis en service.

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Le châssis du bogie faisant l'objet de la présente invention peut être, par exemple, du type soudé et être constitué de deux longerons, ainsi que d'une ou plusieurs traverses, tous ces éléments étant 5 également soudés. Néanmoins, au lieu d'être soudés, ces éléments de la structure du châssis pourraient également être coulés.

Le bogie peut être pourvu de suspensions primaire, et secondaire qui peuvent être de n'importe 10 quel type utilisé actuellement et qui ne sont pas liées à la structure spécifique qui assure la position variable de la caisse inclinable par rapport aux bogies suivant la présente invention.

Le bogie peut être pourvu d'une traverse 15 inclinable disposée sur le côté supérieur ou sur le côté inférieur par rapport aux ressorts de la suspens sion secondaire.

Au bogie, peuvent être intégrées des suspensions latérales du type à cylindre pneumatique ou du 20 type à cylindre pneumatique-hydraulique, dont la fonction est de maintenir le centre de la crapaudine au centre du châssis du bogie au cours du franchissement de la courbe, équilibrant ainsi la force centrifuge.

L'·inclinaison de la caisse a lieu autour d'un axe 25 s'étendant dans le plan de symétrie longitudinal. De la sorte, on obtient l'inclinaison de la caisse qui assure la compensation partielle ou totale de l'accélération centrifuge dans la courbe.

D'autres détails de la présente invention 30 apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après qui concerne certaines formes de réalisation de l'invention données à titre d'exemple et qui sont.illustrées dans les dessins annexés dans lesquels : 35 la figure 1 est une vue transversale, par- i' * f i 4 r.

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r » tiellement en coupe, d'un bogie suivant l'invention ; j la figure 2 est une vue semblable à celle i de la figure 1, mais avec un système de suspension j' différent ; 5 les figures 3 et 4 sont des vues transver sales, partiellement en coupe, d'une autre forme de f réalisation pratique de l'invention, avec deux sys- \ tèmes de suspension différents ; j -la figure 5 est une vue par le dessus d'un j; 10 bogie suivant l'invention ; et i la figure 6 est une vue transversale par-j tiellement en coupe illustrant une autre forme de j réalisation pratique d'un bogie.

t La crapaudine sphérique 1 permet la rotation 15 de la traverse inclinable 3,ainsi que du châssis du 1 bogie 4 dans toutes les directions par rapport à la caisse 2, c'est-à-dire à la fois autour d'un axe ver-; tical et autour d'un axe horizontal. La crapaudine | sphérique 1 est pourvue d'un pivot de sécurité verti- 20 cal 20,ainsi que de deux paires de supports 21 et 22 qui se font face (figure 5). Les éléments 21 sont solidaires de la partie supérieure de la crapaudine, tandis que les éléments 22 sont solidaires de la partie inférieure de cette dernière. Ces supports ont pour 25 fonction de limiter comme il convient l'angle d'inclinaison de la crapaudine 1 dans le plan vertical longitudinal .

La présente invention offre tous les avantages remarquables décrits ci-dessus qui résultent de 30 la simplicité du système, en dépit du fait que la caractéristique précitée de la crapaudine sphérique = est également utilisée dans le but d'obtenir le dépla cement angulaire de la caisse, en faisant varier sa position par rapport à la traverse inclinable 3 et 35 au châssis du bogie 4 dans le plan vertical transversal, 5 comme indiqué en traits discontinus.

Comme le montrent les figures 1 et 2, la crapaudine comprend une pièce creuse pratiquement hémisphérique pouvant se déplacer entre deux pièces 5 appariées maintenues ensemble et fixées respectivement à la traverse oscillante 3 et à la caisse 2.

La pièce hémisphérique creuse comporte une ouverture lui permettant de pivoter par rapport aux pièces appariées également autour d'un axe horizontal.

10 La commande de l'inclinaison de la caisse 2 par rapport à la traverse oscillante 3 en fonction de la forcé centrifuge F a lieu à l'intervention de cylindres hydrauliques 5 d'un type simple ou de type télescopique. Les cylindres 5 sont protégés par des 15'* couvercles appropriés 17.

La base de chaque cylindre 5 est fixée à l'intérieur d'une cavité appropriée ménagée dans la traverse oscillante 3, tandis que l'extrémité supérieure du piston associé est logée et prend appui, 20 à l'intervention d'un palier de butée du type à billes ou d'un autre type, à l'intérieur d'une cavité correspondante ménagée dans la caisse, de façon à réduire l'espace occupé par ces éléments.

* On prévoit également des cylindres 15 de 25 type pneumatique ou de type pneumatique-hydraulique pour la commande de la suspension active latérale ; ces cylindres, sont installés entre la traverse oscillante 3 et les longerons 4 du châssis du bogie, tandis que leurs pistons sont protégés par des couvercles 30 17'.

Des butées 15 disposées entre la traverse oscillante 3 et la caisse 2 ont pour fonction de limiter mécaniquement, au maximum admissible, la rota-. tion de la caisse 2 par rapport à la traverse oscil- 35 lante 3, en évitant en même temps que les cylindres o • .

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6 5 soient soumis à des contraintes d'impact dangereuses éventuelles.

Ces butées 16 comportent des surfaces de contact anti-friction pour un contact rigide ou élas-5 tique, ainsi qu'un dispositif pour le réglage précis, après l’assemblage, de la valeur maximum de l'angle de rotation de la caisse dans sa position d'inclinaison .

. Les butées 16 peuvent être de type fixe ou 10 de type mobile. Les butées du type mobile occupent leur position de repos au cours du fonctionnement normal du système d'inclinaison, si bien qu'elles agissent, dans ce sens, uniquement à la manière de butées de fin de course. Dans leur état opérationnel, 15ces butées s'étendent à l'écart de leurs sièges, en étant actionnées hydrauliquement et/ou mécaniquement pour suivre une même course afin d'agir à la manière d'un dispositif de sécurité qui ramène la caisse 2 dans sa position verticale et la bloque dans cette 20 position, au cas où le système d'inclinaison doit être neutralisé. Les butées mobiles 16 peuvent également être utilisées comme dispositif de secours, remplaçant entièrement les cylindres de commande 5 pour mêttre en service le système d'inclinaison.

25 Les figures 1 et 2 diffèrent l'une de l'autre uniquement du fait qu'en figure 1, la suspension secondaire du bogie est réalisée au moyen de ressorts pneumatiques 6, tandis qu'en figure 2, elle est réalisée au moyen de ressorts hélicoïdaux en acier tradi-30 tiorinels 6'. Dans les deux cas, la suspension secondaire est complétée par des amortisseurs hydrauliques auxiliaires latéraux 18 et verticaux 19 disposés entre la traverse 3 et les longerons 4 du châssis du bogie.

Dans la forme de réalisation pratique illus-/ 35 trée dans les figures 3 et 4, la fonction de rotation 3 s ^ 7 du bogie par rapport à la caisse dans le plan horizontal est effectuée à l'intervention de la crapau-dine cylindrique inférieure 7, tandis que la fonction de rotation de la caisse 2 dans le plan vertical trans-5 versai est effectuée uniquement à l'intervention de la crapaudine supérieure 8 en forme de secteur cylindrique. Dans le sens longitudinal, les extrémités avant et arrière de l'élément intermédiaire 9 de la crapaudine sont constituées de parois verticales appro-10 priées pour venir appuyer sur les poussoirs longitudinaux montés entre la caisse 2 et le bogie 3-4.

Fondamentalement, la crapaudine comprend, dans ce cas, une pièce intermédiaire 9 articulée, à l'intervention d'un accouplement géométrique cylindri-15' que, aux pièces de la crapaudine qui sont fixées res- . pectivement à la caisse et au châssis, les axes des pièces cylindriques étant mutuellement orthogonaux.

Les pièces sont assemblées l'une à l'autre au moyen du pivot vertical 20.

20 En figure 5, on représente, à titre d'exemple, les éléments de base d'un type de bogie ayant une structure conforme à l'invention.

Le bogie est constitué des essieux 10, des fî?eins à disques 11, ainsi que des cylindres de freins 25 12, tandis que le châssis du bogie est constitué des traverses en bout 13, des traverses intermédiaires 14, des longerons 4, ainsi que de la traverse oscillante 3, des cylindres hydrauliques de commande 5.et d'une crapaudine sphérique, par exemple, du type illustré 30 dans les figures 1 et 2.

La figure 6 est une coupe transversale illustrant, à titre d'exemple, un autre type possible de bogie suivant l'invention. Cette figuré permet de mettre en évidence les caractéristiques avantageuses j 35 suivant l'invention, laquelle, toujours grâce à sa r 8 .

simplicité structurale, peut être utilisée de manière simple sur n'importe quel type de bogie pourvu de la traverse inclinable 3, afin de transformer un bogie de type normal en un bogie du type pour systèmes à 5 caisse inclinable.

Le bogie illustré en figure 6 diffère de celui illustré dans les figures 1-5 du fait que la traverse inclinable 3 est montée en dessous des ressorts 6 du type pneumatique illustré dans le dessin 10 ou du type hélicoïdal cylindrique.

En figure 6, la caisse 2 est supportée par la traverse inclinable 3 à l'intervention des ressorts 6 et cette même traverse 3 repose sur le châssis du bogie 4 à 11 intervention de la crapaudine de type .15 composite 7, 8, 9 comme illustré en figure 3 ou 4, ou à l'intervention de la crapaudine 1 du type illus- tré en figure 1 ou 2.

Dans une courbe, l'inclinaison du châssis 4 du bogie dans le plan horizontal a lieu par rapport 20 à la traverse inclinable 3 et partant, par rapport à la caisse 2, cette dernière et la traverse ne pivo- · tant pas l'une par rapport à l'autre à l'intérieur d'une courbe dans ce plan.

L'inclinaison de la caisse 2 et de la tra-25 verse inclinable 3 dans le plan vertical transversal a lieu toujours à l'intervention de la crapaudine de type composite 7, 8, 9 ou à l'intervention de la crapaudine 1 de type simple par rapport au châssis du bogie 4.

30 Les cylindres hydrauliques de commande 5 impriment, à la traverse inclinable 3 et, partant, à la caisse 2, le mouvement transversal angulaire de positionnement d'inclinaison.

La base des cylindres 5 est fixée, par exem-/ 35 pie, à l'intérieur des longerons 4, tandis que l'ex- 9 trémité supérieure du piston associé prend appui à l'intérieur d'une cavité ménagée dans la traverse 3, à l'intervention d'un palier de butée du type à billes ou d'un autre type. Le palier est utilisé dans le 5 but de permettre, à l'extrémité supérieure du piston en cause, de glisser librement par rapport à la traverse 3 au cours du mouvement de glissement ayant lieu lorsque le châssis 4 du bogie pivote à l'entrée d'une courbe.

10 Le bogie illustré en figure 6 est équipé de tous les éléments fondamentaux spécifiques pour un bogie de chemin de fer, déjà illustrés en figure 5.

Comme on peut le constater aisément d'après la description ci-dessus, un bogie de chemin de fer 15 du type inclinable pourvu du système suivant l'invention est approprié pour permettre en toute sécurité, au cours du franchissement d'une courbe, des vitesses supérieures à celles pouvant être obtenues avec les bogies traditionnels, avec une compensation partielle 20 ou totale de l'effet de l'accélération centrifuge sur les passagers.

De plus, avec un bogie suivant l'invention, la structure de la caisse peut conserver sa conception traditionnelle, si bien qu'un bogie suivant l'inven-25 tion est également approprié pour une application à des véhicules de chemin de fer existants, en lieu et place des bogies traditionnels et ce, avec des avantages économiques remarquables.

Outre le fait qu'il remplit toutes les fonc-30 tions existantes entre la caisse et le bogie, c'est- à-dire une rotation dans tous les plans et dans toutes ' les directions, y compris la rotation de la caisse dans le plan transversal vertical afin d'assurer l'action de positionnement d'inclinaison, le bogie décrit / 35 ci-dessus remplit également la fonction qui consiste 10 à transmettre toutes les forces dynamiques et statiques engendrées par les charges, ainsi que toutes les forces dynamiques horizontales, longitudinales et transversales engendrées par la traction, par le frei-5 nage et par la force centrifuge.

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Claims (11)

1. Bogie pour véhicules de chemin de fer du type à caisse inclinable, comprenant un châssis équipé d'une traverse inclinable destinée à supporter - 5 la caisse du véhicule de chemin de fer, avec possibilité de pivoter autour d'un axe vertical et d'un axe horizontal, caractérisé en ce qu'il comporte une crapaudine conçue pour permettre à la fois la rotation de la caisse autour de l'axe vertical et autour de 10 l'axe horizontal.

2. Bogie de chemin de fer selon la revendication 1, caractérisé en ce que la crapaudine comprend une pièce creuse pratiquement hémisphérique pouvant se déplacer entre des pièces appariées main- 15 tenues ensemble et fixées respectivement à la traverse inclinable et à la caisse, la pièce creuse hémisphérique étant pourvue d'une ouverture permettant le passage d'un moyen de solidarisation pour les pièces appariées, cette ouverture ayant des dimensions calcu- 20 lées de telle sorte que la pièce creuse hémisphérique puisse pivoter par rapport aux pièces appariées autour des axes précités.

3. Bogie de chemin de fer selon la revendication 1, caractérisé en ce que la crapaudine com- 25 prend une pièce intermédiaire solidarisée, par un accouplement géométrique cylindrique, à des pièces associées de la crapaudine qui sont fixées respectivement au châssis et à la caisse, les axes des pièces cylindriques étant mutuellement orthogonaux, tandis 30 que ces pièces sont maintenues ensemble par un moyen de liaison leur permettant de pivoter autour des axes précités.

4. Bogie de chemin de fer selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen de 35 liaison est constitué d'un pivot de sécurité s'éten- ψ 0 12 dant pratiquement verticalement.

5. Bogie de chemin de fer selon une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, pour le mouvement de la caisse par rapport 5 à la traverse inclinable dans le plan transversal vertical autour de l'axe horizontal, on prévoit des cylindres hydrauliques^ simples ou télescopiques disposés entre la traverse inclinable et la caisse, ces cylindres étant, de préférence, logés dans des cavités prévues à cet 10 effet dans la traverse et la caisse,

6. Bogie de chemin de fer selon la revendication 5, caractérisé en ce que les pistons des cylindres hydrauliques sont pourvus de paliers de butée à billes associés baignant dans l'huile ou des 15 paliers semblables à faible friction convenant pour éviter que les cylindres associés soient soumis à des contraintes horizontales au cours de la rotation du bogie par rapport à la caisse.

7. Bogie de chemin de fer selon une ou 20 plusieurs des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la traverse oscillante est pourvue, à ses extrémités, de butées, de préférence réglables en hauteur, convenant pour coopérer avec des butées correspondantes disposées sur la caisse, les surfaces 25 de contact étant constituées d'une matière anti-friction du type rigide ou du type élastique.

8. Bogie de chemin de fer selon ou plusieurs des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la traverse oscillante est pourvue, à ses extré- 30 mités, de butées pouvant se déplacer en fonction de l'angle d'inclinaison de la caisse par rapport à la traverse oscillante dans le plan transversal.

9. Bogie de chemin de fer selon une ou plusieurs des revendications 1 à 6, caractérisé en 35 ce que la traverse oscillante est pourvue, à ses ex- 0 * i 13 trémltés, de butées pouvant se déplacer dans des * directions opposées et appropriées pour coopérer avec la caisse en vue de former un dispositif de sécurité qui ramène la caisse dans sa position ver-5 . ticale.

10. Bogie de chemin de fer selon une ou plusieurs des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il supporte un ou plusieurs moteur(s).

. 11. Bogie de chemin de fer selon une ou 10 plusieurs des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la traverse oscillante supporte la caisse à l'intervention de ressorts, tandis que la crapaudine est disposée entre la traverse oscillante et une traverse fixe du châssis du bogie. \ \ \ v. V \ \ \ \ i y m