WO2013131910A1 - Dispositif de pendulation permettant de reprendre les efforts transversaux et longitudinaux - Google Patents

Dispositif de pendulation permettant de reprendre les efforts transversaux et longitudinaux Download PDF

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WO2013131910A1
WO2013131910A1 PCT/EP2013/054395 EP2013054395W WO2013131910A1 WO 2013131910 A1 WO2013131910 A1 WO 2013131910A1 EP 2013054395 W EP2013054395 W EP 2013054395W WO 2013131910 A1 WO2013131910 A1 WO 2013131910A1
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WO
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axis
cross member
axes
bogie
tilting
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/054395
Other languages
English (en)
Inventor
Fabrice COTTIN
Frédéric Liodenot
Original Assignee
Alstom Transport Sa
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/04—Bolster supports or mountings
    • B61F5/10—Bolster supports or mountings incorporating fluid springs

Definitions

  • Tilt device for taking up transverse and longitudinal forces
  • the present invention relates to a device for tilting the body of a rail vehicle relative to a bogie of said railway vehicle, of the type comprising a tilting cross member intended to be integral in motion of the rail vehicle body and two axes extending substantially longitudinally, each axis being rotatably mounted about a substantially longitudinal axis in at least one bearing, intended to be integral in motion of the bogie, the tilting cross member comprising two rolling tracks, extending substantially transversely, arranged each on one of said axes so that the cross member is adapted to move in a direction substantially transverse to said axes.
  • the invention also relates to a railway vehicle comprising such a tilting device.
  • a pendular railway vehicle, or pendulum train is a vehicle whose body can tilt over the bogies on which it rests in order to compensate for the effects of centrifugal force on passengers when the railway vehicle takes curves on the path that it performs. .
  • Such a system makes it possible to increase the speed of the rail vehicle while cornering while preserving the comfort of the passengers, who do not feel the effects of the centrifugal force due to passing through the bends due to the tilting of the body in these bends.
  • Such a railway vehicle comprises a device for tilting the body which is interposed between the bogies on which the body rests and the body.
  • the tilting device conventionally comprises a tilting beam extending under the body and resting on rollers rotatably mounted on the bogie so that the beam can "roll” on the rollers so as to tilt the body relative to to the bogie.
  • Means for actuating the displacement of the cross member for example a jack, are provided between the bogie and the cross member and are arranged to cause the crossbar to move on the rollers in the transverse direction when the vehicle imprints a curve so as to tilting the box towards the inside of the curve by an angle adapted to the radius of curvature of the turn and the speed of the railway vehicle.
  • the rollers are used to resume the forces in the transverse direction and roll of the tilting cross member and therefore the body relative to the bogie.
  • This recovery device is formed by two connecting rods drive extending substantially longitudinally between the tilting beam and the bogie and arranged to absorb the forces in the longitudinal direction while allowing the movement of the cross member relative to the bogie in the transverse direction.
  • Such a recovery device is therefore complex and bulky and prevents the installation of traction motors in the bogie.
  • One of the aims of the invention is to overcome this drawback by proposing a tilting device to resume the longitudinal forces without requiring the addition of a separate recovery device.
  • each axis comprises at each of its longitudinal end portions a substantially frustoconical section, whose large base extends towards the longitudinal end of the axis and the small base extends inwardly of the axis, each runway of the crossbar comprising two inclined sections, respectively resting on one of the frustoconical sections of the axis on which said runway rests.
  • the particular shape of the axes and rolling tracks not only makes it possible to take up the transverse and roll forces, in a conventional manner, but also to take up the longitudinal forces by allowing the forces to be absorbed in the longitudinal direction because of the inclination according to the longitudinal direction. this direction of the axes and inclined sections. Indeed, this particular form allows a sliding of the cross member on the axes in the longitudinal direction while ensuring a stability of the cross on these axes. Thus, it is not necessary to install an additional recovery device, which frees up space in this bogie, thus allowing the installation of traction motors for example.
  • each inclined section has a curved shape in the longitudinal direction, said curved shape being such that one of the inclined sections rests on the corresponding frustoconical section in a contact zone in which the diameter of said frustoconical section is equal to the diameter of the other section frustoconical in the contact zone between said other frustoconical section and the other inclined section;
  • the angle of inclination of the frustoconical sections relative to the axis of rotation of the axis comprising said frustoconical sections is substantially between 0 ° and 20 °;
  • the angle of inclination of the sections inclined relative to the transverse direction is substantially between 25 ° and 40; -
  • Each axis is rotatably mounted in two bearings, each bearing receiving a longitudinal end of the axis so that the large bases of the frustoconical sections each extend opposite a bearing;
  • the shape of the axes is inclined sections are adapted to resume the longitudinal forces exerted between the cross member and the axes allowing movement in the longitudinal direction of the cross on the axes between 2 to 10mm;
  • the tilting crosshead is movable between a rest position, in which the center of the rolling tracks rests on the axes, and two extreme inclined positions, in which one end of a raceway rests on one axis and the other end of the other runway rests on the other axis;
  • the tilting device comprises means for actuating the movement of the cross member on the axes, said means being arranged to move the cross member according to the curves taken by the rail vehicle during its circulation;
  • the actuating means comprise a jack, whose body is intended to be integral with the bogie and whose rod, movable in translation relative to the body, is secured to the cross member, the displacement of the rod relative to the body causing the moving the crossbar on the axes.
  • the invention also relates to a rail vehicle comprising a vehicle body and at least one bogie, the body being mounted on the bogie by means of a tilting device as described above, the tilting cross member of the device being solidaire in motion of the rail vehicle body and the bearing of the device being secured in movement of the bogie.
  • the bogie comprises at least one abutment element extending opposite the tilting cross member in the longitudinal direction, said cross member abutting against said element in case of force greater than a predetermined threshold applied in the longitudinal direction on the transom or the bogie.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a railway vehicle comprising a tilting device
  • FIG. 2 is a schematic representation of a tilting device according to the invention, the cross member being in a rest position
  • FIG. 3 is a schematic representation of the tilting device of FIG. 2, the crossmember being in an extreme inclined position
  • FIG. 4 is a diagrammatic representation in perspective of an axis of the tilting device according to the invention.
  • FIG. 5 is a diagrammatic representation in perspective of one end of the tilting beam resting on the axis of FIG. 4
  • FIG. 6 is a diagrammatic representation in section of the axis of FIG. 4 and the end of the tilting beam resting on said axis, the cross member being centered on the axis in the longitudinal direction, and
  • FIG. 7 is a diagrammatic representation in section of the axis of FIG. 6, the cross member being offset on the axis in the longitudinal direction.
  • the term “longitudinal” is defined according to the rolling direction of the railway vehicle, that is to say according to the direction in which the rails on which the railway vehicle is traveling extend.
  • the term “transverse” is defined in the horizontal direction perpendicular to the longitudinal direction, that is to say in the direction of spacing of the rails on which the railway vehicle circulates.
  • a rail vehicle 1 comprising at least one body 2 and a bogie 4 carrying the wheels of the railway vehicle and on which the body 2 is mounted.
  • railway vehicle we mean both a car and a set of cars articulated together.
  • Each car comprises a box 2 defining the passenger reception space mounted on at least one bogie 4, generally on two bogies 4.
  • the bogie 4 is conventional and will not be described in detail here.
  • the body 2 is mounted on the bogie 4 by means of a tilting device 6 for tilting the body 2 in a controlled manner relative to the bogie 4 when the railway vehicle takes a turn.
  • the tilting device 6 mainly comprises a tilting crossbeam 8, at least two axes 10 on which the crossmember 8 rests and actuating means 12 of the displacement of the crossbeam 8 on the axes 10.
  • the tilting beam 8 extends mainly in the transverse direction T under all or part of the width of the box 2 and is integral in movement thereof. Solidaire in motion means that the body 2 moves with the cross 8 in the same movement.
  • the cross member 8 is for example connected to the body 2 by suspension elements 14 arranged to take up the forces in a direction Z substantially perpendicular to the plane defined by the longitudinal direction L and the transverse direction T, that is to say according to the vertical direction when the body 2 is not tilted.
  • the lower surface 16 of the cross member 8, which extends opposite the bogie 4 has transverse ends 18 inclined towards the body 2, forming an angle ⁇ substantially between 25 ° and 40 ° with the transverse direction, as shown in FIG. Figs. 2 and 3. Each transverse end 18 forms a rolling track, which will be described later, on the axes 10. Therefore, the crossbar 8 is disposed on the axes 10 so that the rolling tracks each rest on one of the axes 10 .
  • the axes 10, or rollers, extend substantially longitudinally respectively in the vicinity of one of the transverse ends of the bogie 4, that is to say that the axes 10 are spaced apart from each other in the transverse direction T
  • Each axle 10 is rotatably mounted about a longitudinal axis A in two bearings 20 integral in motion with the bogie 4, as shown in FIGS. 4 and 5.
  • Each axis 10 extends longitudinally between two bearings 20, which each receive one of the longitudinal ends of the axis 10.
  • Each bearing 20 contains bearings, allowing the end of the axis that it receives to turn inside the bearing, and is adapted to take up longitudinal forces.
  • Each axis 10 comprises at each of its longitudinal end portions, adjacent the ends received in the bearings 20, a substantially frustoconical section, called frustoconical section 22 and shown in FIGS. 4 and 5.
  • Each frustoconical section 22 extends between a large base 24, extending towards the longitudinal end of the axis and disposed against the bearing 20, and a small base 26 extending inwardly of the
  • the two small bases 26 of the two frustoconical sections 22 of each axis 10 extend one opposite the other and are separated from each other by a central portion 28 having the form of a cylinder of revolution.
  • each frustoconical section 22 extend radially about the axis A so that the outer wall of each frustoconical section 22 forms a slope p in the longitudinal direction from the large base to the small base, that is to say a slope inclined towards the central portion 28 of the axis 10.
  • the slope p is such that each frustoconical section 22 forms an angle ⁇ substantially between 0 ° and 20 ° with the axis A of the axis 10, as shown on FIG. 6.
  • each axis 10 schematically shows the shape of a diabolo.
  • Each raceway formed by a transverse end 18 of the crosspiece 8 is formed of two inclined sections 30, respectively resting on one of the frustoconical sections of the axis 10 on which this raceway rests, as shown in FIGS. 5 and 6.
  • Each inclined section 30 has a curvilinear shape p 'in the longitudinal direction tangent to the slope p of the frustoconical section 22 on which this inclined section 30 rests, as shown in FIGS. 6 and 7.
  • the form p ' is such that one of the inclined sections 30 rests on a contact zone 31 of the corresponding frustoconical section 22 in which the diameter of the frustoconical section 22 is equal to the diameter of the contact zone 31 of the other frustoconical section 22 on which rests the other inclined portion 30, as shown in Figs. 6 and 7.
  • the tilting cross member 8 is therefore able to move in the direction transverse to the bogie 4 by "rolling" the axes 10 on the raceways. More particularly, the crosspiece 8 is able to swing in rotation about a longitudinal axis substantially corresponding to the longitudinal axis of the railway vehicle in a plane defined by the transverse directions T and vertical Z.
  • the cross member 8 is thus movable between a position rest, shown in FIG. 2, in which the center of the rolling tracks rests on the axes 10 and in which the body 2 extends substantially vertically and parallel to the rails on which the rail vehicle is traveling, and two extreme inclined positions, one of which is shown in FIG. .
  • the body 2 is inclined relative to the bogie 4.
  • the outer end portion of one of the rolling tracks rests on one of the axes 10 while the inner end portion of the Another running track rests on the other axis 10 and in the other extreme inclined position, the inner end portion of the raceway rests on the axis 10 while the outer end portion of the other raceway rests on the other axis 10.
  • the cross 8 and therefore the body 2 are able to tilt in one direction or another relative to the bogie 4 depending on the direction of the turn taken by the rail vehicle.
  • the actuating means 12 make it possible to control this tilting of the cross member 8 as a function of the circulation of the railway vehicle.
  • the control system controlling the actuating means 12 will not be described in detail here, since this system is known and is conventional for pendular trains.
  • the actuating means 12 comprise for example a jack 32, whose body 34 is integral with the bogie 4 and whose rod 36 is integral with the cross member 8, the rod 36 being movable in translation in the body 34. It is therefore understood that by controlling the displacement of the rod 36 relative to the body 34, it causes the displacement of the cross member 8 relative to the bogie 4 by rolling the pins 10 on the raceways.
  • the crosspiece 8 moves towards one of its inclined extreme positions, as is understood by comparing FIG. 2 and FIG. 3, and pulling the rod 36 in the body 34, the cross 8 moves to the other of its extreme inclined positions, through the rest position.
  • the tilting device described above makes it possible conventionally to take up the transverse and rolling forces between the body 2 and the bogie 4 because of the possibility for the crossmember 8 to move relative to the bogie 4.
  • the tilting device also makes it possible to take up the longitudinal forces due to the particular shape of the shafts 10 and the rolling tracks comprising inclined sections 30.
  • the diabolo shape of the shafts 10 allows slips of the inclined sections 30 to the frustoconical sections 22 corresponding in the longitudinal direction and thus a sliding of the cross member 8 on the axes 10 in the longitudinal direction L, thus allowing the recovery of longitudinal forces.
  • the curved shape of the inclined sections 30 is adapted so that the contact zone 31 between each inclined section 30 and each frustoconical section 22 is at a constant diameter.
  • the crosspiece 8 is centered on an axis 10.
  • the diameter of the frustoconical sections 22 is di, this diameter being the same for each frustoconical section 22.
  • the crossbar 8 has been moved longitudinally with respect to the axes, for example following a traction force or a braking.
  • the diameter of the frustoconical sections 22 is d 2 , different from di but this diameter being the same for each frustoconical section 22.
  • This capacity of the transom 8 to move in the longitudinal direction, although this displacement is not desired but inevitable in case of longitudinal forces, while resting on zones of axes 10 whose diameter is identical allows to absorb the forces in the longitudinal direction while maintaining the stability of the cross member 8 on the axes 10 and thus allowing a stable tilting of the cross member 8 on the axes 10 in the transverse direction T, that is to say that the cross member 8 retains the desired swing kinematics.
  • the tilting device is adapted to take up the longitudinal forces due to the traction of the railway vehicle or braking thereof without the need to add an additional force recovery device, such as the connecting rod system of the prior art.
  • This frees space in the bogie 4, which can, therefore, be more easily motorized.
  • the mounting of the tilting device is greatly facilitated since it does not require the installation of an additional recovery device.
  • a stop device is provided between the cross member 8 and the bogie 4 , allowing to "shunt" the recovery of the longitudinal forces by the tilting device 1.
  • abutment elements integral with the bogie 4 are arranged on either side of the cross member 8 facing it in the longitudinal direction so that the cross member 8 abuts against the one of these elements in case of violent impact in the longitudinal direction.
  • the shape of the axes 10 and inclined sections 30 is adapted to allow for a longitudinal displacement of the cross member 8 on the axes 10 between 2 mm 10 mm. Beyond 10 mm, the cross member 8 comes into contact with one of the abutment elements.
  • a pendular railway vehicle is thus obtained whose comfort and safety are improved by reducing the number of components required between the bogie 4 and the body 2, which facilitates the motorization of the bogies 4 and thus improves the traction of the railway vehicle.
  • the tilting device 6 described above can be installed between all the bogies of the railway vehicle and the corresponding box or cases, whether the bogies are bogies (non-motorized) or motorized (motorized).

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Abstract

Le dispositif de pendulation (6) d'une caisse (2) par rapport à un bogie (4) comprend une traverse de pendulation (8) et deux axes (10) s'étendant longitudinalement, chaque axe (10) étant monté en rotation autour d'un axe (A) longitudinal, la traverse (8) comprenant deux pistes de roulement disposées chacune sur un desdits axes (10) de sorte que la traverse (8) est apte à se déplacer selon une direction transversale (T) sur lesdits axes (10). Chaque axe (10) comprend à chacune de ses parties extrêmes un tronçon (22) de forme tronconique, dont la grande base (24) s'étend vers l'extrémité de l'axe (10) et la petite base (26) s'étend vers l'intérieur de l'axe (10), chaque piste de roulement comprenant deux tronçons inclinés (30), reposant respectivement sur un des tronçons tronconiques (22) de l'axe (10) sur lequel ladite piste de roulement repose.

Description

Dispositif de pendulation permettant de reprendre les efforts transversaux et longitudinaux
La présente invention concerne un dispositif de pendulation de la caisse d'un véhicule ferroviaire par rapport à un bogie dudit véhicule ferroviaire, du type comprenant une traverse de pendulation destinée à être solidaire en mouvement de la caisse de véhicule ferroviaire et deux axes s'étendant sensiblement longitudinalement, chaque axe étant monté mobile en rotation autour d'un axe sensiblement longitudinal dans au moins un palier, destiné à être solidaire en mouvement du bogie, la traverse de pendulation comprenant deux pistes de roulement, s'étendant sensiblement transversalement, disposées chacune sur un desdits axes de sorte que la traverse est apte à se déplacer selon une direction sensiblement transversale sur lesdits axes.
L'invention concerne également un véhicule ferroviaire comprenant un tel dispositif de pendulation.
Un véhicule ferroviaire pendulaire, ou train pendulaire, est un véhicule dont la caisse peut basculer sur les bogies sur lesquels elle repose afin de compenser les effets de la force centrifuge sur les voyageurs lorsque le véhicule ferroviaire emprunte des courbes sur le trajet qu'il effectue. Un tel système permet d'augmenter la vitesse du véhicule ferroviaire dans les virages tout en préservant le confort des passagers, qui ne ressentent pas les effets de la force centrifuge due au passage dans les virages du fait du basculement de la caisse dans ces virages.
Un tel véhicule ferroviaire comprend un dispositif de pendulation de la caisse qui est interposé entre les bogies sur lesquels la caisse repose et la caisse. Le dispositif de pendulation comprend de façon classique une traverse de pendulation s'étendant sous la caisse et reposant sur des galets montés en rotation sur le bogie de sorte que la traverse peut « rouler » sur les galets de façon à faire basculer la caisse par rapport au bogie. Des moyens d'actionnement du déplacement de la traverse, par exemple un vérin, sont prévus entre le bogie et la traverse et sont agencés pour entraîner le déplacement de la traverse sur les galets selon la direction transversale lorsque le véhicule empreinte une courbe de sorte à faire basculer la caisse vers l'intérieur de la courbe d'un angle adapté au rayon de courbure du virage et à la vitesse du véhicule ferroviaire.
Les galets permettent de reprendre les efforts selon la direction transversale et en roulis de la traverse de pendulation et donc de la caisse par rapport au bogie. Cependant, pour reprendre les efforts selon la direction longitudinale, entraînés par la traction ou le freinage du véhicule ou dus à un tamponnement entre deux voitures successives par exemple, il est nécessaire de prévoir un dispositif de reprise supplémentaire séparé du dispositif de pendulation. Ce dispositif de reprise est formé par deux bielles d'entraînement s'étendant sensiblement longitudinalement entre la traverse de pendulation et le bogie et agencés pour absorber les efforts selon la direction longitudinale tout en autorisant le débattement de la traverse par rapport au bogie selon la direction transversale. Un tel dispositif de reprise est par conséquent complexe et encombrant et empêche l'installation de moteurs de traction dans le bogie. En outre, il est difficile à installer sur le bogie compte tenu des déplacements de la traverse par rapport au bogie.
L'un des buts de l'invention est de pallier cet inconvénient en proposant un dispositif de pendulation permettant de reprendre les efforts longitudinaux sans nécessiter l'ajout d'un dispositif de reprise séparé.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif de pendulation du type précité, dans lequel chaque axe comprend à chacune de ses parties extrêmes longitudinales un tronçon de forme sensiblement tronconique, dont la grande base s'étend vers l'extrémité longitudinale de l'axe et la petite base s'étend vers l'intérieur de l'axe, chaque piste de roulement de la traverse comprenant deux tronçons inclinés, reposant respectivement sur un des tronçons tronconiques de l'axe sur lequel ladite piste de roulement repose.
La forme particulière des axes et des pistes de roulement permet non seulement de reprendre les efforts transversaux et en roulis, de façon classique, mais également de reprendre les efforts longitudinaux en permettant une absorption des efforts selon la direction longitudinale du fait de l'inclinaison selon cette direction des axes et des tronçons inclinés. En effet, cette forme particulière autorise un glissement de la traverse sur les axes selon la direction longitudinale tout en garantissant une stabilité de la traverse sur ces axes. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'installer un dispositif de reprise supplémentaire, ce qui libère de la place dans ce bogie, permettant ainsi l'installation de moteurs de traction par exemple.
Selon d'autres caractéristiques du dispositif de pendulation :
chaque tronçon incliné présente une forme incurvée selon la direction longitudinale, ladite forme incurvée étant telle qu'un des tronçons inclinés repose sur le tronçon tronconique correspondant dans une zone de contact dans laquelle le diamètre dudit tronçon tronconique est égal au diamètre de l'autre tronçon tronconique dans la zone de contact entre ledit autre tronçon tronconique et l'autre tronçon incliné ;
- l'angle d'inclinaison des tronçons tronconiques par rapport à l'axe de rotation de l'axe comprenant lesdits tronçons tronconiques est sensiblement compris entre 0° et 20° ;
- l'angle d'inclinaison des tronçons inclinés par rapport à la direction transversale est sensiblement compris entre 25° et 40 ; - chaque axe est monté mobile en rotation dans deux paliers, chaque palier recevant une extrémité longitudinale de l'axe de sorte que les grandes bases des tronçons tronconiques s'étendent chacune en regard d'un palier ;
- la forme des axes est des tronçons inclinés sont adaptés pour reprendre les efforts longitudinaux exercés entre la traverse et les axes en autorisant un déplacement selon la direction longitudinale de la traverse sur les axes compris entre 2 à 10mm ;
- la traverse de pendulation est mobile entre une position de repos, dans laquelle le centre des pistes de roulement repose sur les axes, et deux positions extrêmes inclinées, dans lesquelles une extrémité d'une piste de roulement repose sur un axe et l'autre extrémité de l'autre piste de roulement repose sur l'autre axe ;
- le dispositif de pendulation comprend des moyens d'actionnement du déplacement de la traverse sur les axes, lesdits moyens étant agencés pour déplacer la traverse en fonction des courbes empruntées par le véhicule ferroviaire lors de sa circulation ; et
- les moyens d'actionnement comprennent un vérin, dont le corps est destiné à être solidaire du bogie et dont la tige, mobile en translation par rapport au corps, est solidaire de la traverse, le déplacement de la tige par rapport au corps entraînant le déplacement de la traverse sur les axes.
L'invention concerne également un véhicule ferroviaire comprenant une caisse de véhicule et au moins un bogie, la caisse étant montée sur le bogie par l'intermédiaire d'un dispositif de pendulation tel que décrit ci-dessus, la traverse de pendulation du dispositif étant solidaire en mouvement de la caisse de véhicule ferroviaire et le palier du dispositif étant solidaire en mouvement du bogie.
Selon une autre caractéristique du véhicule ferroviaire, le bogie comprend au moins un élément de butée s'étendant en regard de la traverse de pendulation selon la direction longitudinale, ladite traverse venant en butée contre ledit élément en cas de force supérieure à un seuil prédéterminé appliquée selon la direction longitudinale sur la traverse ou le bogie.
D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la Fig. 1 est une représentation schématique d'un véhicule ferroviaire comprenant un dispositif de pendulation,
- la Fig. 2 est une représentation schématique d'un dispositif de pendulation selon l'invention, la traverse étant dans une position de repos, - la Fig. 3 est une représentation schématique du dispositif de pendulation de la Fig. 2, la traverse étant dans une position extrême inclinée,
- la Fig. 4 est une représentation schématique en perspective d'un axe du dispositif de pendulation selon l'invention,
- la Fig. 5 est une représentation schématique en perspective d'une extrémité de la traverse de pendulation reposant sur l'axe de la Fig. 4,
- la Fig. 6 est une représentation schématique en coupe de l'axe de la Fig. 4 et de l'extrémité de la traverse de pendulation reposant sur ledit axe, la traverse étant centrée sur l'axe selon la direction longitudinale, et
- la Fig. 7 est une représentation schématique en coupe de l'axe de la Fig. 6, la traverse étant décalée sur l'axe selon la direction longitudinale.
Dans la description, on définit le terme « longitudinal » selon la direction de roulement du véhicule ferroviaire, c'est-à-dire selon la direction dans laquelle s'étendent les rails sur lesquels le véhicule ferroviaire circule. Le terme « transversal » est défini selon la direction horizontale perpendiculaire à la direction longitudinale, c'est-à-dire selon la direction d'espacement des rails sur lesquels le véhicule ferroviaire circule.
En référence à la Fig. 1 , on décrit un véhicule ferroviaire 1 comprenant au moins une caisse 2 et un bogie 4 portant les roues du véhicule ferroviaire et sur lequel la caisse 2 est montée. Par véhicule ferroviaire, on entend aussi bien une voiture qu'un ensemble de voitures articulées entre elles. Chaque voiture comprend une caisse 2 définissant l'espace de réception des voyageurs montée sur au moins un bogie 4, généralement sur deux bogies 4. Le bogie 4 est classique et ne sera pas décrit en détail ici.
La caisse 2 est montée sur le bogie 4 par l'intermédiaire d'un dispositif de pendulation 6 permettant de faire basculer de façon contrôlée la caisse 2 par rapport au bogie 4 lorsque le véhicule ferroviaire emprunte un virage. Le dispositif de pendulation 6 comprend principalement une traverse de pendulation 8, au moins deux axes 10 sur lesquels repose la traverse 8 et des moyens d'actionnement 12 du déplacement de la traverse 8 sur les axes 10.
La traverse de pendulation 8 s'étend principalement selon la direction transversale T sous tout ou partie de la largeur de la caisse 2 et est solidaire en mouvement de celle- ci. Par solidaire en mouvement, on entend que la caisse 2 se déplace avec la traverse 8 selon le même mouvement. La traverse 8 est par exemple reliée à la caisse 2 par des éléments de suspension 14 agencés pour reprendre les efforts selon une direction Z sensiblement perpendiculaire au plan défini par la direction longitudinale L et la direction transversale T, c'est-à-dire selon la direction verticale lorsque la caisse 2 n'est pas basculée. La surface inférieure 16 de la traverse 8, qui s'étend en regard du bogie 4, présente des extrémités transversales 18 inclinées vers la caisse 2, formant un angle a sensiblement compris entre 25° et 40 ° avec la direction transversale, comme représenté sur les Fig. 2 et 3. Chaque extrémité transversale 18 forme une piste de roulement, qui sera décrite ultérieurement, sur les axes 10. Par conséquent, la traverse 8 est disposée sur les axes 10 de sorte que les pistes de roulements reposent chacune sur un des axes 10.
Les axes 10, ou galets, s'étendent sensiblement longitudinalement respectivement au voisinage d'une des extrémités transversales du bogie 4, c'est-à-dire que les axes 10 sont espacés l'un de l'autre selon la direction transversale T. Chaque axe 10 est monté en rotation autour d'un axe longitudinal A dans deux paliers 20 solidaire en mouvement du bogie 4, comme représenté sur les Fig. 4 et 5. Chaque axe 10 s'étend dont longitudinalement entre deux paliers 20, qui reçoivent chacun une des extrémités longitudinales de l'axe 10. Chaque palier 20 renferme des roulements, permettant à l'extrémité de l'axe qu'il reçoit de tourner à l'intérieur du palier, et est adapté pour reprendre des efforts longitudinaux.
Chaque axe 10 comprend à chacune de ses parties extrêmes longitudinales, voisines des extrémités reçues dans les paliers 20, un tronçon de forme sensiblement tronconique, appelé tronçon tronconique 22 et représenté sur les Fig. 4 et 5. Chaque tronçon tronconique 22 s'étend entre une grande base 24, s'étendant vers l'extrémité longitudinale de l'axe et disposée contre le palier 20, et une petite base 26 s'étendant vers l'intérieur de l'axe 10. Ainsi les deux petites bases 26 des deux tronçons tronconiques 22 de chaque axe 10 s'étendent l'une en regard de l'autre et sont séparés l'une de l'autre par une partie centrale 28 ayant la forme d'un cylindre de révolution. Les tronçons tronconiques 22 s'étendent radialement autour de l'axe A de sorte que la paroi extérieure de chaque tronçon tronconique 22 forme une pente p selon la direction longitudinale allant de la grande base vers la petite base, c'est-à-dire une pente inclinée vers la partie centrale 28 de l'axe 10. La pente p est telle que chaque tronçon tronconique 22 forme un angle β sensiblement compris entre 0°et 20° avec l'axe A de l'axe 10, comme représenté sur la Fig. 6. Ainsi, chaque axe 10 présente schématiquement la forme d'un diabolo.
Chaque piste de roulement formée par une extrémité transversale 18 de la traverse 8 est formée de deux tronçons inclinés 30, reposant respectivement sur un des tronçons tronconiques de l'axe 10 sur lequel cette piste de roulement repose, comme représenté sur les Fig. 5 et 6. Chaque tronçon incliné 30 présente une forme curviligne p' selon la direction longitudinale tangente à la pente p du tronçon tronconique 22 sur lequel ce tronçon incliné 30 repose, comme représenté sur les Fig. 6 et 7. Par conséquent, la forme p' est telle qu'un des tronçons inclinés 30 repose sur une zone de contact 31 du tronçon tronconique 22 correspondant dans laquelle le diamètre du tronçon tronconique 22 est égal au diamètre de la zone de contact 31 de l'autre tronçon tronconique 22 sur laquelle repose l'autre tronçon incliné 30, comme représenté sur les Fig. 6 et 7.
Les deux pistes de roulement de la traverse 8 reposant sur les deux axes 10, la traverse de pendulation 8 est donc apte à se déplacer selon la direction transversale par rapport au bogie 4 en faisant « rouler » les axes 10 sur les pistes de roulement. Plus particulièrement, la traverse 8 est apte à basculer en rotation autour d'un axe longitudinal correspondant sensiblement à l'axe longitudinal du véhicule ferroviaire dans un plan défini par les directions transversale T et verticale Z. La traverse 8 est ainsi mobile entre une position de repos, représentée sur la Fig. 2, dans laquelle le centre des pistes de roulement repose sur les axes 10 et dans laquelle la caisse 2 s'étend sensiblement verticalement et parallèlement aux rails sur lesquels le véhicule ferroviaire circule, et deux positions extrêmes inclinées, dont une est représentée sur la Fig. 3 et dans lesquelles la caisse 2 est inclinée par rapport au bogie 4. Dans une des positions extrêmes inclinées, la partie extrême extérieure de l'une des pistes de roulement repose sur l'un des axes 10 pendant que la partie extrême intérieure de l'autre piste de roulement repose sur l'autre axe 10 et dans l'autre position extrême inclinée, la partie extrême intérieure de la piste de roulement repose sur l'axe 10 pendant que la partie extrême extérieure de l'autre piste de roulement repose sur l'autre axe 10. Ainsi, la traverse 8 et donc la caisse 2 sont aptes à basculer dans un sens ou dans un autre par rapport au bogie 4 en fonction de la direction du virage emprunté par le véhicule ferroviaire.
Les moyens d'actionnement 12 permettent de commander ce basculement de la traverse 8 en fonction de la circulation du véhicule ferroviaire. Le système de commande pilotant les moyens d'actionnement 12 ne sera pas décrit en détail ici, dans la mesure où ce système est connu et est classique pour les trains pendulaires. Les moyens d'actionnement 12 comprennent par exemple un vérin 32, dont le corps 34 est solidaire du bogie 4 et dont la tige 36 est solidaire de la traverse 8, la tige 36 étant mobile en translation dans le corps 34. On comprend donc qu'en commandant le déplacement de la tige 36 par rapport au corps 34, on entraîne le déplacement de la traverse 8 par rapport au bogie 4 en faisant rouler les axes 10 sur les pistes de roulement. Ainsi, en poussant la tige 36 hors du corps 34, la traverse 8 se déplace vers l'une de ses positions extrêmes inclinées, comme on le comprend en comparant la Fig. 2 et la Fig. 3, et en tirant la tige 36 dans le corps 34, la traverse 8 se déplace vers l'autre de ses positions extrêmes inclinées, en passant par la position de repos. Le dispositif de pendulation décrit ci-dessus permet de façon classique de reprendre les efforts transversaux et en roulis entre la caisse 2 et le bogie 4 du fait de la possibilité pour la traverse 8 de se déplacer par rapport au bogie 4.
Le dispositif de pendulation permet en outre de reprendre les efforts longitudinaux du fait de la forme particulière des axes 10 et des pistes de roulement comprenant des tronçons inclinés 30. En effet, la forme en diabolo des axes 10 autorise un glissement des tronçons inclinés 30 sur les tronçons tronconiques 22 correspondant selon la direction longitudinale et donc un glissement de la traverse 8 sur les axes 10 selon la direction longitudinale L, permettant ainsi la reprise des efforts longitudinaux.
En outre, comme on peut le voir en comparant les Fig. 6 et 7, pour que le déplacement de la traverse 8 sur les axes 10 selon la direction transversale T reste identique et adapté quelle que soit la position de traverse 8 sur les axes 10 selon la direction longitudinale L, la forme incurvée des tronçons inclinés 30 est adaptée pour que la zone de contact 31 entre chaque tronçon incliné 30 et chaque tronçon tronconique 22 se fasse à un diamètre constant. Ainsi, même en cas de glissement longitudinal de la traverse 8 sur les axes 10 dû à la reprise des efforts longitudinaux, le basculement de la traverse 8 selon la direction transversale pour effectuer la pendulation de la caisse 2 conserve la cinématique souhaitée.
Sur la Fig. 6, la traverse 8 est centrée sur un axe 10. Dans les zones de contact 31 entre chaque tronçon incliné 30 et le tronçon tronconique 22 correspondant, le diamètre des tronçons tronconiques 22 est di , ce diamètre étant le même pour chaque tronçon tronconique 22. Sur la Fig. 7, la traverse 8 a été déplacée longitudinalement par rapport aux axes, par exemple suite à un effort de traction ou à un freinage. Dans les zones de contact 31 entre chaque tronçon incliné 30 et le tronçon tronconique 22 correspondant, le diamètre des tronçons tronconiques 22 est d2, différent de di mais ce diamètre étant le même pour chaque tronçon tronconique 22. Cette capacité de la traverse 8 à se déplacer selon la direction longitudinale, bien que ce déplacement ne soit pas souhaité mais inévitable en cas d'efforts longitudinaux, tout en reposant sur des zones des axes 10 dont le diamètre est identique permet d'absorber les efforts selon la direction longitudinale tout en conservant la stabilité de la traverse 8 sur les axes 10 et en autorisant ainsi un basculement stable de la traverse 8 sur les axes 10 selon la direction transversale T, c'est-à-dire que la traverse 8 conserve la cinématique de basculement souhaitée.
Cette reprise des efforts longitudinaux peut se faire dans les deux directions de circulation du véhicule ferroviaire puisque les tronçons inclinés 30 d'une piste de roulement sont symétriques l'un de l'autre par rapport à un plan défini par les directions transversale T et verticale Z passant entre les tronçons inclinés 30, de même que les tronçons tronconiques 22 d'un axe 10 sont symétriques l'un de l'autre par rapport à ce plan passant par le centre de l'axe 10.
Ainsi, le dispositif de pendulation est adapté pour reprendre les efforts longitudinaux dus à la traction du véhicule ferroviaire ou au freinage de celui-ci sans nécessiter d'ajouter un dispositif de reprise d'effort supplémentaire, tel que le système de bielles de l'art antérieur. On libère ainsi de l'espace dans le bogie 4, qui peut, de ce fait, être plus facilement motorisé. En outre, le montage du dispositif de pendulation est grandement facilité puisqu'il ne nécessite pas d'installer un dispositif de reprise supplémentaire.
En cas d'efforts longitudinaux dépassant un seuil prédéterminé, c'est-à-dire des efforts longitudinaux importants, par exemple en cas de tamponnement entre deux voitures du véhicule ferroviaire, un dispositif de butées est prévu entre la traverse 8 et le bogie 4, permettant de « shunter » la reprise des efforts longitudinaux par le dispositif de pendulation 1 . Ainsi, Des éléments de butée (non représentés), solidaires du bogie 4, sont disposés de part et d'autre de la traverse 8 en regard de celle-ci selon la direction longitudinale de sorte que la traverse 8 vient en butée contre l'un de ces éléments en cas de choc violent selon la direction longitudinale. Ainsi, la forme des axes 10 et des tronçons inclinés 30 est adaptée pour autoriser pour un déplacement longitudinal de la traverse 8 sur les axes 10 compris entre 2 mm 10 mm. Au-delà de 10 mm, la traverse 8 entre en contact avec l'un des éléments de butée..
On obtient ainsi un véhicule ferroviaire pendulaire dont le confort et la sécurité sont améliorés en diminuant le nombre de composants nécessaires entre le bogie 4 et la caisse 2, ce qui facilite la motorisation des bogies 4 et améliore donc la traction du véhicule ferroviaire.
Le dispositif de pendulation 6 décrit ci-dessus peut être installé entre tous les bogies du véhicule ferroviaire et la ou les caisses correspondantes, que les bogies soient des bogies porteurs (non motorisés) ou moteurs (motorisés).

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Dispositif de pendulation (6) de la caisse (2) d'un véhicule ferroviaire (1 ) par rapport à un bogie (4) dudit véhicule ferroviaire (1 ), ledit dispositif comprenant une traverse de pendulation (8) destinée à être solidaire en mouvement de la caisse (2) de véhicule ferroviaire et deux axes (10) s'étendant sensiblement longitudinalement, chaque axe (10) étant monté mobile en rotation autour d'un axe (A) sensiblement longitudinal dans au moins un palier (20), destiné à être solidaire en mouvement du bogie (4), la traverse de pendulation (8) comprenant deux pistes de roulement, s'étendant sensiblement transversalement, disposées chacune sur un desdits axes (10) de sorte que la traverse (8) est apte à se déplacer selon une direction sensiblement transversale (T) sur lesdits axes (10), caractérisé en ce que chaque axe (10) comprend à chacune de ses parties extrêmes longitudinales un tronçon (22) de forme sensiblement tronconique, dont la grande base (24) s'étend vers l'extrémité longitudinale de l'axe (10) et la petite base (26) s'étend vers l'intérieur de l'axe (10), chaque piste de roulement de la traverse (8) comprenant deux tronçons inclinés (30), reposant respectivement sur un des tronçons tronconiques (22) de l'axe (10) sur lequel ladite piste de roulement repose.
2. - Dispositif de pendulation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque tronçon incliné présente une forme (ρ') incurvée selon la direction longitudinale (L), ladite forme incurvée (p) étant telle qu'un des tronçons inclinés (30) repose sur le tronçon tronconique (22) correspondant dans une zone de contact (31 ) dans laquelle le diamètre (d1 , d2) dudit tronçon tronconique (22) est égal au diamètre (d1 , d2) de l'autre tronçon tronconique (22) dans la zone de contact (31 ) entre ledit autre tronçon tronconique (22) et l'autre tronçon incliné (30).
3.- Dispositif de pendulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison (β) des tronçons tronconiques (22) par rapport à l'axe de rotation (A) de l'axe (10) comprenant lesdits tronçons tronconiques (22) est sensiblement compris entre 0° et 20°.
4. - Dispositif de pendulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison (a) des tronçons inclinés (30) par rapport à la direction transversale (T) est sensiblement compris entre 25° et 40°.
5. - Dispositif de pendulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque axe (10) est monté mobile en rotation dans deux paliers (20), chaque palier (20) recevant une extrémité longitudinale de l'axe (10) de sorte que les grandes bases (24) des tronçons tronconiques (22) s'étendent chacune en regard d'un palier (20).
6. - Dispositif de pendulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la forme des axes (10) est des tronçons inclinés sont adaptés pour reprendre les efforts longitudinaux exercés entre la traverse (8) et les axes (10) en autorisant un déplacement selon la direction longitudinale de la traverse 8 sur les axes (10) compris entre 2 à 10mm.
7. - Dispositif de pendulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la traverse de pendulation (8) est mobile entre une position de repos, dans laquelle le centre des pistes de roulement repose sur les axes (10), et deux positions extrêmes inclinées, dans lesquelles une extrémité d'une piste de roulement repose sur un axe (10) et l'autre extrémité de l'autre piste de roulement repose sur l'autre axe (10).
8. - Dispositif de pendulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'actionnement (12) du déplacement de la traverse (8) sur les axes (10), lesdits moyens (12) étant agencés pour déplacer la traverse (8) en fonction des courbes empruntées par le véhicule ferroviaire lors de sa circulation.
9. - Dispositif de pendulation selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (12) comprennent un vérin (32), dont le corps (34) est destiné à être solidaire du bogie (4) et dont la tige (36), mobile en translation par rapport au corps (34), est solidaire de la traverse (8), le déplacement de la tige (36) par rapport au corps (34) entraînant le déplacement de la traverse (8) sur les axes (10).
10. - Véhicule ferroviaire (1 ) comprenant une caisse (2) de véhicule et au moins un bogie (4), caractérisé en ce que ladite caisse (2) est montée sur ledit bogie (4) par l'intermédiaire d'un dispositif de pendulation (6) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, la traverse de pendulation (8) dudit dispositif étant solidaire en mouvement de la caisse (2) de véhicule ferroviaire et le palier (20) dudit dispositif étant solidaire en mouvement du bogie (4).
1 1 . - Véhicule ferroviaire selon la revendication 10, caractérisé en ce que le bogie (4) comprend au moins un élément de butée s'étendant en regard de la traverse de pendulation (8) selon la direction longitudinale (L), ladite traverse (8) venant en butée contre ledit élément en cas de force supérieure à un seuil prédéterminé appliquée selon la direction longitudinale sur la traverse (8) ou le bogie (4).
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