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BOGIE POUR VÉHICULES FERROVIAIRES
Ä ROUES Ä ÉCARTEMENT VARIABLE
L'invention se rapporte à un bogïe pour véhicules ferroviaires à roues à
écartement
variable et plus particulièrement à un bogie comportant un châssis porteur de
la
caisse du véhicule et quatre roues reliées au châssis par des bras articulës,
chaque
roue étant déplaçable transversalement par rapport à son bras support de
manière à
pouvoir adapter rapidement l'ëcartement des roues du bogie à la différence de
largeur
de voie existant entre certains réseaux ferroviaires.
Il est connu, du document EP-B 1-0 S91 088, un bogie porteur pour véhicule
ferroviaire permettant un écartement variable entre les roues et comportant un
châssis
central et quatre bras oscillant,joints au châssis central, les bras
supportant chacun un
ensemble de roulements mobile transversalement permettant de placer les roues
du
bogie dans deux positions correspondant à deux largeurs de voie différentes.
IJn tel
bogie présente cependant l'inconvénient de ne pas être adapté pour recevoir
des
moteurs de traction. Ainsi, s'il est possible avec un tel bogie de modifier
l'écartement
des roues des véhicules tractés, ï1 est toutefois nécessaire de changer de
motrice au
profit d'une motrice adaptée au nouvel écartement des voies lorsqu'un train
s'apprête
à passer sur un réseau possédant une largeur de voie différente. Un tel
changement de
motrice complique considérablement la logistique et n'est pas compatible avec
l'exploitation optimale du matériel.
Le but de la présente invention est donc de proposer un bogie permettant un
écartement variable des roues qui puisse, sans modification de sa structure,
être
utilisé comme un simple bogie porteur ou comme im bogie moteur afin de pouvoir
indifféremment équiper des véhicules de traction et des véhicules tractés.
Un autre but de l'invention est également de proposer un bogie permettant un
écartement variable des roues qui soit adapté pour équiper les véhicules
ferroviaires
circulant à grande vitesse (supérieure à 300 km,'h) et notamment les nouveaux
3 0 véhicules possédant une motorisation répartie sur l'ensemble des bogies du
véhicule.
L'invention a pour objet un bogie pour véhicules ferroviaires à roues à
écartement
variable, comportant un châssis porteur de la caisse du véhicule et quatre
roues
reliées au châssis par des bras articulés, les bras articulés pouvant pivoter
autour d'un
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axe d'articulation selon un mouvement amorti par des suspensions primaires,
chaque
roue étant déplaçable transversalement par rapport au bras articulé de manière
à
occuper au moins deux positions correspondant à deux largeurs de voie
différentes,
caractérisé en ce qu'au mains un bras articulé comporte des moyens de
transmission
du mouvement de rotation de la roue vers un arbre secondaire, l'arbre
secondaire
étant solidaire en rotation d'un système de freinage et/ou de traction.
Selon des modes particuliers de réalisation, le bogie selon l'invention peut
comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément
ou
selon toutes les combinaisons techniquement possibles
- le système de freinage et/ou de traction est porté par un élément se
trouvant
suspendu par rapport au bras articulé ;
- le système de freinage etlou de traction est fixé directement au châssis du
bogie ;
- l'arbre secondaire est relié au système de freinage et/ou de traction par
l'intermédiaire d'un cardan ;
- le système de freinage et~'ou de traction comporte au moins un frein à
disque ;
- le système de freinage etiou de traction comporte un moteur de traction ;
- le moteur de traction est tïxé directement à la caisse du véhicule ;
- chaque bras articulé supporte un demi-essieu monté sur un ensemble de
roulements
mobile transversalement permettant de déplacer les roues du bogie ;
- une barre entretoise est fï.xée entre deux bras articulés;
- les moyens de transmission sont constitués d'un train d'engrenages disposé
dans le
bras articulé, ce dernier comportant une structure creuse formant un carter de
transmission ;
- l'arbre secondaire est disposé à proximité de l'axe d'articulation du bras
articulé.
On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention,
d'après
la description donnée ci-aprës d'un mode particulier de réalisation de
l'invention,
présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés,
dans
lesquels
- la figure 1 est une vue de dessus, d'un bogie à quatre roues selon un mode
particulier de réalisation de l'invention, les roues étant dans une position
correspondant à la largeur de voie la plus faible ;
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- la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue externe, de coté, d'une partie du bogie de la figure
1 ;
- la figure 4 est en vue coupe d"une partie du bogie selon la ligne IV-IV de
la figure
1;
- la figure 5 est une section schématique selon la ligne V-V de la figure 1
montrant
les logements des ensembles de roulements des roues ;
- la figure 6 est une vue similaire à la figvire 1 lorsque les roues sont dans
la
position qui correspond â la largeur de voie la plus grande ;
- la figure 7 est une section similaire selon la ligne VII-VII de la figure 6.
Pour faciliter la lecture du dessin, seuls les éléments nécessaires à la
compréhension
de l'invention ont été représentés. Les mêmes éléments portent les mêmes
références
d'une figure à l'autre.
Les figures 1 et 2 représentent un bogie à quatre roues 4 pour véhicule
ferroviaire
comportant un châssis 1 porteur de la caisse du véhicule constitué d'une
traverse
centrale 11 reliée par ses extrémités à un cadre 12 rectangulaire délimitant
le
pourtour du châssis 1 du bogie, le cadre 12 étant formé par deux longerons
longitudinaux et deux barres transversales. Les liaisons entre les roues 4 et
le châssis
1 sont réalisées par quatre bras articulés 5 s'étendant sous le châssis 1, ces
quatre bras
5 comportant chacun une première 51 et une seconde branche 52 reliées entre
elles
par une traverse 53, l'ensemble première branche 51, seconde branche 52 et
traverse
53 formant une fourche ouverte vers l'extérieur s'étendant longitudinalement
au bogie
dans laquelle est interposée une roue 4.
Conformément aux figures 3 et 4, chaque première branche 51 s'étend dans le
prolongement vertical d'un des longerons longitudinaux du cadre 12 et comporte
une
extrémité articulée sur le châssis 1 au moyen d'un palier 2 recevant un axe
d'articulation 3 solidaire du cadre 12 et disposé à proximité de la traverse
centrale 11.
Les premières branches 51 s'étendent depuïs leur axe d'articulation 3 jusqu'à
l'extrémité longitudinale du châssis I, l'extrémité libre des premières
branches 51
supportant, sur leur face supérieure, un ressort hélicoïdal 13 sur lequel
repose le
cadre 12.
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La seconde branche 52 des bras articulés 5 est plus courte et moins
volumineuse que
la première branche 51 et: s'étend parallèlement à la première branche 51, en
étant
disposée à l'intérieur du bogie, depuis la traverse 53 jusqu'à proximité de
l'extrémité
longitudinale du châssis 1. L'extrémité libre des secondes branches 52
supporte
également un ressort hélicoïdal 13 sur lequel repose le cadre 12, l'ensemble
des
ressorts hélicoïdaux 13 des bras articulés S constituant des organes de
suspension
primaire.
Les bras articulés 5 disposés côte-à-côte sur le bogie sont reliés entre eux
par une
barre entretoise 14 venant se fixer latéralement sur la seconde branche 52 et
servant à
la fois à augmenter la rigidité structurelle des bras articulés 5 et à
garantir un
écartement constant entre les deux bras articulés 5.
Conformément à la figure 3, la première branche 51 comporte un corps
présentant un
volume important qui constitue un carter de transmission dans lequel est
disposé un
train d'engrenages 6 assurant la transmission du mouvement de rotation entre
la roue
4 et un arbre secondaire 16 disposé à proximité de l'axe d'articulation 3.
Cet arbre secondaire 16 de chaque bras articulé 5 débouche vers l'intérieur du
cadre
12, ainsi que cela est représenté à la figure l, et est relié, par
l'intermédiaire d'un
cardan 7, à un arbre de sortie d'un moteur de traction 8 fixé directement sous
la
caisse du véhicule par des Silentblocs 19. Cependant, dans une variante de
réalisation
non représentée, le moteur de traction 8 peut également être fixé directement
au
châssis 1 de bogie et notamiment à la traverse centrale 11.
De manière avantageuse, et conformément au mode de réalisation particulier
représenté sur les figures, un seul moteur de traction 8 est utilisé pour
entraîner les
roues 4 des deux bras articulés 5 disposés côte-à-côte sur le bogie, le moteur
de
traction 8 étant centré sur l'axe longitudinal du bogie et comportant un arbre
de sortie
sur chacun de ses deux côtés.
Chacun des arbres de sortie du moteur de traction 8 comporte un disque 9
coopérant
avec un étrier de freinage 10 fixé directement à la traverse centrale 11 du
châssis 1,
ou fixé à la structure du moteur de traction 8 dans la variante de réalisation
non
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représentée où le moteur de traction 8 est fïxé directement au châssis l,
l'ensemble
constituant un système de frein à disque permettant de freiner l'arbre de
sortie du
moteur de traction 8 et donc la roue 4 qui lui est raccordée par
l'intermédiaire du train
d 'engrenage 6 et du cardan 7.
5 Conformément à la figure 2, la face supérieure du cadre 12 du bogie supporte
des
organes de suspension secondaire 20, représentées en trait mixte sur cette
figure,
s'interposant entre la caisse et le châssis, l'entraînement et la rotation de
la caisse
étant assurée par des moyens classiques tels qu'un pivot central
d'entraînement, non
représenté sur les figures, venant prendre place dans un logement 18 de la
traverse
centrale 11.
La figure 5 représente une section d'un bras articulé 5 au niveau de l'axe de
la roue 4.
Conformément à cette figure, chaque bras 5 supporte un demi-essieu, solidaire
de la
roue 4, monté sur deux ensembles de roulements 22 mobiles transversalement à
l'intérieur de logements réalisés à l'intérieur de la première 51 et de la
seconde
branche 52, ces ensembles de roulements 22 mobiles permettant le déplacement
du
demi-essieu, et donc de la roue 4, dans deux positions correspondant à deux
largeurs
de voie différentes.
Sur les figures 1 à 5, les roues 4 sont représentées dans la position
correspondant à la
largeur de voie la plus étroite et sur les figures 6 et 7, les roues 4 sont
représentées
dans la position correspondant à la largeur de voie la plus large. Le blocage
des roues
4 dans une position détennïnée est réalisé en imrnobilïsant transversalement
les
ensembles de roulements 22 par des moyens de blocage non représentés sur les
figures, tels que des doigts de blocage manipulable par l'extérieur et insérés
dans le
corps des premières et seconde branches 51 et 52 de manière à constituer des
butés
bloquant latéralement les ensembles de roulements 22. De tels moyens de
blocage
sont par exemple décrits dans la demande de brevet FR I 558 329.
Conformément aux figures S et 7, le demi-essieu comporte une roue d'engrenage
61
appartenant au train d'engrenage 6 assurant la transmission du mouvement de
rotation de la roue 4 vers l'arbre secondaire 16. Cette roue d'engrenage 61
est située
dans le carter de transmïssion formé par le corps de la première branche 51 et
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accompagne le demi-essieu dans son déplacement transversal. La roue
d'engrenage
61 coopère avec une deuxième roue d'engrenage 62, représentée schématiquement
en
pointillé sur les figures l et 6, qui est immobile transversalement et possède
une
largeur plus importante permettant l'engrainement avec la roue d'engrenage 61
dans
les deux positions transversales du demi-essieu. La deuxième roue d'engrenage
62
comporte un axe qui est solidaire d'une autre roue d'engrenage 63, cette
dernière
coopérant avec une roue d'engrenage 64 complémentaire solidaire de l'arbre
secondaire 16.
Le bogie ainsi réalisé peut s'adapter à deux largeurs de voie différentes en
opérant de
manière connue en soi à l'aide d'une installation tîxe munie par exemple de
rails et de
contre-rails et située au lieu où l'on passe d'une largeur de voie à l'autre.
Le
changement d'écartement des roues sera ainsi réalisé en libérant les ensembles
de
roulements des bogies de leurs moyens de blocage et en déplaçant le train à
vitesse
réduite sur l'installation, lcs rails et les contre-rails venant alors guider
les roues dans
leurs déplacements transversaux. Un tel type d'installation est par exemple
décrit
dans le brevet FR 1 548 4f>2.
Le bogie selon l'invention présente l'avantage de pouvoir être utilisé comme
un bogie
moteur en reliant l'arbre secondaire des bras articulés à un moteur de
traction,
conformément au mode de réalisation particulier précédemment décrit, mais
également de pouvoir être utilisé comme simple bogie porteur en conservant la
même structure du bogie et en reliant l'arbre secondaire à un simple
dispositif de
freinage constitué par exemple d'un arbre muni de disques de freins, ce
dernier étant
alors accouplé aux cardans de manière similaire à ce qui à été décrit
précédemment.
Dans le cas où le bogie selon l'invention est utilisé comme un simple bogie
porteur,
l'arbre supportant les disques de freins sera par exemple guidé par un ou
plusieurs
paliers qui seront avantageusement reliés directement au châssis et notamment
à la
traverse centrale.
Un tel bogie présente également l'avantage d'être adapté pour équiper les
nouveaux
trains à grande vitesse à motorisation répartie sur chacun des bogies, cette
rëpartition
de la motorisation présentant l'avantage d'une meilleure répartition des
masses et de
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permettre l'embarquement d'un plus grand nombre de passagers grâce au
transport de
passagers sur l'ensemble des véhicules constituant le train.
Bien entendu, l'invention n'est nullement (imitée au mode de réalisation
décrit et
illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Des modifications restent
possibles,
notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par
substitution
d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de
l'invention.
Ainsi, dans une variante de réalisation non représenté le bogie à roues à
écartement
variable selon l'invention pourra être équipé d'un moteur de traction par
roue. Dans
7 0 un tel cas le moteur pourra avantageusement être fixé directement sur le
bras articulé,
l'arbre de sortie du moteur étant alors connecté directement à l'arbre
secondaire du
bras articulé.
