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PERFECTIONNEMENT AUX DISPOSITIFS d'ACCOUPLEMENT POUR LOCOMOTIVES ELECTRIQUES.
On sait que dans les locomotives électriques à grande vitesse, on est conduit à utiliser des moteurs fixés directement sur le châssis de la locomotive, les dispositifs de transmission de l'effort de l'arbre moteur à la roue devant ainsi permettre tous les déplacements possibles entre ces deux organes*
Ua grand nombre de ces dispositifs sont constitués par des systèmes de bielles à articulations cylindriques ou à rotules avec ou sans ressorts reliant la roue à un plateau d'accouplement entraîné par le moteur.
Dans ces systèmes, le graissage des articulations, qui présente une grande importance en raison des grands efforts transmis, est en général mat assuré
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en raison de l'action chassante sur l'huile provoquée tant par la force cen- trifuge que par l'application des efforts continuellement au môme endroit sur les tourillons, le mûrement des bielles qui est une simple oscillation de fai- ble amplitude ne permettant pas de ramener le lubrifiant. Le graissage doit donc être assuré fréqueument ce qui est difficile et onéreux par suite du grand nombre des points de frottement*
La présente invention consiste à remplacer tout ou partie des articulations cylindriques ou à rotules dans ces systèmes de transmission, par des articulations munies de roulement à billes ou à rouleaux.
Les bielles transmettant les mouvements, qui peuvent être montées toutes ou en partie à cardan, peuvent osciller pour des angles déterminés dans les sens axial et ra- dial. Un système élastique permet à ces bielles de prendre l'angularité néces- saire à l'inclinaison des essieux. Tous les roulements étant montés d'une façon étanche le graissage est sûr et n'est à renouveler que peu fréquemment. Il en résulte un grand avantage au point de vue graissage.
On a représenté, à titre d'exemple, sur la Fig.l du dessin an- nexé, la vue en élévation et sur la Fig.2 la.vue inclinée d'une réalisation de transmission avec ce dispositif.
Sur la roue 2 calée normalement sur l'essieu 1 sont fixés deux tourillons 3, qui portent les bagues intérieures de roulements à rouleaux 4.
Les bielles simples 5 possèdent des têtes de bielles recevant la bague exté- rieure des roulements 4; deux axes 6 traversant la fourche 7 du plateau 8 re- çoivent les bagues intérieures d'un autre roulement. Le plateau 8 est maintenu parallèle à la roue par des guides 9. L'arbre creux ou engrenage moteur porte également de chaque coté deux tourillons 10 portant les bagues intérieures des roulements 11. Ces roulements 11 peuvent être très larges ou remplacés par deux roulements placés côte à cote ou avec entretoises. Des ouvertures 12 sont prévues dans la roue pour le passage et le débattement des tourillons 10.
Deux bielles complétas représentées d'une façon plus détaillée sur la Fig.3 montées à cardans à chacune de leurs extrémités se décomposent comme suit :doux ba- gues avec tourillons 13 reçoivent au milieu les bagues extérieures des roule- ments 11 et sur chacun de leurs tourillons, les bagues intérieures des roule- ments 14. Des têtes de bielles indépendantes 15, en forme de fourche, reçoi- vent sur chacun de leurs bras les bagues extérieures des roulements 14. Ces deux têtes de bielles sont réunies rigidement entre elles par quatre lames ---Il.
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d'acier 16 de section rectangulaire (coupe suivant Figure 4) fixées d'une fa- çon quelconque, par boulons, rivets, ou soudure, avec encastrement ou non.
Deux axes 17 fixent une extrémité de ces bielles sur la fourche 7 du plateau 8.
Les roulements 4 sont à bagues extérieures sphériques et à double rangée de façon à compenser une irrégularité possible de l'usinage. Tous les roulements sont enfermés dans des boîtes étanches de construction courante, permettant de conserver la graisse.
Si la roue, placée avec son axe A. B. horizontal, monte ou descend, ses tourillons 3 entraînent par ses bielles 5 le plateau 8, et l'axe 17 des bielles à cardans* Celles-ci s'inclinant de la quantité nécessaire en pivotant sur les roulements 11. Si, au contraire, l'axe A. B. est vertical, les tourillons 3 montent ou descendent et les bielles 5 sAinclinent en pivotant sur les roulements 4. Si l'axe A. B. est placé dans une position intermédiaire, ces deux mouvements se combinent.
Quand la roue se déplace latéralement, c'est-à-dire dans le sens longitudinal de l'essieu, elle entraîne avec elle le plateau 8, et comme les bagues à tourillons 13, dépendantes de l'arbre creux ou engrenage moteur n'ont pas bougé, les bielles pomposées 15 et 16 s'inclinent en pivotant sur les roulements 14.
Enfin la flexibilité des quatre lames 16 permet encore une inclinaison de la roue par rapport au châssis, c'est-à-dire un non parallélis- me des axes de l'essieu 1 et du tourillon 10.
Le dispositif décrit ci-dessus est une réalisation donnée à titre d'exemple) les roulements peuvent être quelconques, soit à billes, soit à rouleaux cylindriques, coniques ou sphériques, placés sur une partie ou sur la totalité des articulations; les bielles à cardan peuvent être interverties avec les bielles simples, les lames 16 peuvent être d'un nombre ou d'une sec- tion quelconque, même venues d'une marne pièce avec les têtes de bielles 15.
Ce dispositif peut s'appliquer d'une façon générale à tous les systèmes de transmission des efforts de traction par bielles articulées qu'ils soient élastiques ou non, intérieurs ou expérieurs aux roues, avec ou sans ar- bres creux, etc... et en particulier à ceux qui sont représentés schématique- ment sur les figures 5 à 13.
Sur ces dessins :39 représente l'articulation sur la roue; 33 représente l'articulation sur l'engrenage, le plateau ou l'ar- bre creux entraîné par le moteur de traction, et 34 représente les articula- tions intermédiaires,
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La présente invention consiste également dans le remplacement, dans les dispositifs d'accouplement du type ci-dessus, de tout ou partie des articulations cylindriques ou à rotule à lubrification par des joints élasti- ques de formes générale cylindrique tels que des "Silentblocs" permettant aux bielles de poussée,-grâce aux déformations que peut supporter la matière élas- tique (caoutchouc par exemple)- d'osciller pour des angles déterminés autour d'un axe résultant de la combinaison de ces deux déplacements élémentaires.
Il en résulte la suppression complète de la nécessité du graissage et par suite des inconvénients ci-dessus; en outre, la matière élastique (caoutchouc par exemple) par son élasticité permet de réduire considérablement les efforts produits par l'inertie des masses en mouvement, lorsque les roues subissent des accélérations instantanées considérables ce qui est engendré notamment par les inégalités de la voie.
Il est à remarquer que diverses applications du dispositif con- nu sous le nom de "Silentbloc" ont déjà été faites. Il a notamment été utilisé comune : 1 )- Dispositif d'articulation-ou pièce de guidage
Dans ce cas, il a uniquement pour but de supprimer le graissage souvent inefficace sur des pivots oscillants sans pour cela servir directement par lui-même à une transmission d'efforts; dans de telles applications, le dis- positif est soumis en général à une charge prineipala dirigée radialement (per- pendiculaire à son axe) et à des charges secondaires créant des tension longitu- dinales dans la matière élastique utilisée dans le "Silentbloc".
Dans ce genre d'application, les fibres radiales de la matière élastique utilisée sont soumises à des tensions alternatives.
2 )- Organe anti-vibratoire :
Dans ce cas, on fait supporter la charge perpendiculairement ou parallèlement à l'axe du dispositif.
La matière élastique ne subit que des déformations infiniment petites qui sont, elles aussi, du genre alternatif.
3 )- Transmetteur direct d'efforts entre un arbre conducteur et un arbre conduit L'arbre conducteur est par exemple lié au tube intérieur et l'arbre conduit au tube extérieur la liaison élastique entre les deux arbres @
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étant assurée par la matière élastique du dispositif.
Dans cette disposition la matière élastique est soumise à une tension qui est en général, dirigée dans un seul sens.
Dans l'application nouvelle qui fait l'objet de la présente in- vention, le dispositif est appelé à transmettre les efforts grâce à l'effort tangentiel qui donne naissance à une charge perpendiculaire à l'axe du disposi- tif.
Pour bien comprendre l'objet de l'invention et à titre d'exem- ple non limitatif : les Fig.5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 et 12 représentent schématique- ment les dispositifs d'accouplement de constitutions différentes de celles des figures 14 et 15.
'La Fig.14 représente un dispositif d'accouplement avec ressorts supplémentaires, vu en élévation.
La Fig.15 représente un dispositif d'accouplement sans ressorts supplémentaires, vu en élévation.
La Fig.16 représente une vue de la Fig.14 ,suivant la flèche 3 en supposant les bielles relevées.
La Fig.17 représente la déformation des lignes d'axe de la Fig.
16 lorsque l'essieu se déplace transversalement parallèlement à l'axe moteur.
La Fig.18 représente la déformation des lignes d'axe de la Fig.
16 lorsque l'essieu se déplace angulairement par rapport à l'axe moteur.
Le moteur solidaire du châssis entraîne directement un engrena- ge, un plateau ou un arbre creux considérés par la suite comme organe conducteur et comme organe d'attache pour les bielles d'accouplement. L'essieu 22 est soli- daire de la roue 23 qui peut servir directement d'organe d'attache pour les bielles d'accouplement sur l'organe conduit. L'accouplement de l'organe conduc- teur et de l'organe conduit peut être réalisé en utilisant un organe intermé- diaire qui peut être indépendant de l'essieu.
Cet organe intermédiaire peut être constitué soit par un plateau 24 (figures 14, 15, 5, 7, 10, 11) , soit par un système articulé 25 (fig.6, 9) soit par des ressorts 26 (Fige soit par un jeu d'engrenages 27 (Fig.8).
Pour des raisons d'encombrement ou de conception, le plateau conducteur et l'or- gane intermédiaire peuvent être situés de part et d'autre de la roue, leur liai- son par leur système de bielles utilisé est alors assurée en prévoyant dans la @
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toile de la roue 23 des lumières 28 (figures 14, 15, 5, 6, 8,10, 11 et 12).
Le système de bielles utilisé pour assurer la liaison de l'or- gane conducteur et de l'organe intermédiaire d'une part et celui de l'organe intermédiaire et de la roue d'autre part, est tel qu'en chacun de ses points d'articulation (Fig.16) peut être utilisé un joint élastique de forme générale cylindrique, tel qu'un "Silentbloc" et dont l'axe est transversal par rapport au châssis.
Ce joint est rendu solidaire de la bielle, et de l'axe d'articula- tion, soit par son tube extérieur, soit par son tube intérieur, par tout moyen mécanique connu (emmanchement, presse, serrage positif, rainures, clavettes, serrage cône,, etc.*. ) de telle sorte que les mouvements relatifs de l'axe et de la bielle (mouvements d'oscillation autour de l'axe du joint ou dans un plan passant par cet axe autour d'un axe résultant de la combinaison de ces deux dé- placements élémentaires) s'effectuent sans frottement uniquement par déforma- tion moléculaire interne de la matière élastique entrant dans la composition du joint.
Dans la Fig.14, les bielles 30 et 31 assurant la liaison de l'organe conducteur avec les boites de compression 32 et 37 solidaires du pla- teau intermédiaire 24. Chacun des points d'articulation 33 (articulation sur l'organe conducteur) et 34 (articulation sur le plateau intermédiaire 24) de ces bielles est muni d'un joint élastique tels qu'ut "Silentbloc". Les bielles 35 et 36 assurent la liaison des boites de compression 32 et 37 du plateau intermé- diaire 24 avec la roue 23. Chacun des points d'articulations 38 (articulation sur le plateau intermédiaire 24) et 39 (articulation sur la roue 23) de ces bielles est muni d'un joint élastique tel qu'un "Silentbloc".
Lors d'un démarrage, l'organe conducteur tournent, par exemple, dans le sens de la flèche f, par suite du coefficient de frottement de la roue 23 sur le rail et de l'inertie des pièces à entraîner, les articulations 33 so- lidaires de l'organe conducteur sont entraînées dans le sens de ! . Il en résul- te que les bielles 30 tirent sur les boites de compression 32 comprimant les ressorts 40 en direction de la pièce 24 tandis que les bielles 31 poussent sur les boites de compression 37 comprimant les ressorts 40 contenus dans ces boites en direction inverse du centre de la pièce 24. Par suite les bielles 35 tiremt et les bielles 36 poussent sur les points d'articulation 38 et 39 assurant la traction de la roue dès que l'effort moteur est devenu égal à l'effort résistant.
Le phénomène inverse se produit en période de freinage ou en cas de marche ar- @
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rière. Les bielles agissent de même lorsque pour une raison quelconque, les variations du couple moteur créent des accélérations instantanées positives ou négatives.
Dans ces divers mouvements les joints élastiques situés aux arti- culations 33, 34, 38 et 39 subissent des mouvements d'oscillations autour de leur axe, mouvements qui s'effectuent sans frottement par déformation moléculai- re interne de leur matière élastique.
A titre indicatif,, la course possible dans la boite de compres- sion 32 est supérieure à celle possible dans la boite de compression 37, les points d'articulation 33 et 39 des bielles 31 et 36 étant situés par rapport au centre théorique 0, sur un cercle plus faible que celui sur lequel sont situés les points d'articulation 33 et 39 des bi elles 30 et 35.
Dans la Fig. 15, les déplacements relatifs des bielles sont les mêmes que dans la Fig.14. Seule la transmission des couples moteurs s'opère de manière différente* L'organe conducteur tournant par exemple,, dans le sens de la flèche f, par suite du coefficient de frottement de la roue 23 sur le rail, de l'inertie des pièces à entraîner, les articulations 33 solidaires de l'organe conducteur sont entraînées dans le sens de f. Il en résulte que les bielles 30 tirent sur le plateau intermédiaire 24 qui, à son tour, tire sur les bielles 35 et par suite sur la roue 23 par l'intermédiaire des articulations 29.
La trac- tion de la roue est donc assume dès que l'effort moteur est devenu égal à l'ef- fort résistant*
Lorsque la roue se déplace par rapport à l'organe conducteur, l'inclinaison relative des pièces 30, 24 et 35 est changée et les articulations 33,34, 38 et 39 .subissent un mouvement angulaire autour de leur axe, sans glissement, grâce à la déformation moléculaire interne de la matière élastique entrant dans la composition du joint élastique utilisé en chacune de ces articu- lations.
Lors des déplacements de l'essieu par rapport à l'organe con- ducteur parallèlement à l'axe moteur dans le sans de la flèche f' (fige 14 et 15) la roue, par l'intermédiaire des articulations 39, pousse sur les bielles 35 et 36 situées au-dessus de 39 et tire sur les bielles 35 et 36 situées au-dessous de 39. La Pièce 24 se déplace suivant f'. Les bielles 30, 31, 35 et 36 s'arti- culent autour des tourillons 33, 34,38 et 39, l'articulation ayant lieu par déformation moléculaire interne de la matière élastique entrant dans la compo-
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sition des joints élastiques utilisés, sans lubrification d'aucune sorte.
De plus, les variations de distance que ce mouvement tend à faire naître entre les centres des axes d'articulation 33,34 ,38 et 39 sont facilitées par l'écrase- ment radial de la matière élastique de chacun dos joints élastiques utilisés, sans création de jeux supplémentaires. On peut, pour aider à ces variations de distance tout en allégeant les pièces de liaison, monter les boites à ressort articulées par rapport au plateau 24.
Lors des déplacements de l'essieu par rapport à l'organe conduc- teur, parallèlement à l'axe moteur, dans le sans de la flèche f" (fig.17) la ligne droite x y des centres des joints élastiques (fig.16) devient la ligne brisée A B C D. La bielle 35 subit un déplacement angulaire et par rapport à la ligne x y, entraînant le tube extérieur et la matière élastique du joint élasti- que de l'articulation 39; l'axe a b du tube extérieur s'incline du marne angle et par rapport à l'axe c d du tube intérieur. Le même phénomène se produit à l'articulation 38; l' axe al bl du tube extérieur s'incline du même angle et par rapport à l'axe c1 d1 du tube intérieur.
Il en est de même pour les articula- tions 34 et 33 pour lesquelles les axes a2 b2 et a3 et b3 sont inclinés dans le sens du redressement par rapport aux axes c2 d2 et c3 d3 du même angle. Les axes c d et c3 d3 restent parallèles mais le centre A du joint 39 subit un dé- placement par rapport au centre D du joint 33 et parallèlement à la direction commune des axec c d, et c3 d3. L'inclinaison relative du tube extérieur du joint élastique par rapport au tube intérieur s'effectue par déformation molé- culaire interne de la matière élastique du joint qui remplit le rble d'une rotu- le sans lubrification.
Lors des déplacements angulaires de l'essieu autour de son cen- tre par rapport à l'organe conducteur, dans le sens de la flèche f"' (fig.18) la ligne droite x des centres des joints élastiques (fig 16 devient la ligne brisée A B C D. Les phénomènes sont du marne ordre que ceux analysés dans le cas où l'essieu se déplace transversalement et parallèlement à l'axe moteur.
L'angle est alors égal à la moitié de l'angle 2 et que fait l'essieu par rapport à l'axe moteur*
Les déplacements de l'essieu, transversalement et parallèlement à l'axe moteur d'une part, et angulairement par rapport à ce dernier axe d'au- tre part, sont en général de faible amplitude et la matière élastique des doints élastiques utilisés permet par compression radiale le raccourcissement de la distance/
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distance séparant les centres des joints 33 et 39 sans création de jeux supplé- mentaires.
Les mouvements élémentaires décrits ci-dessus scat en général combinés dans la pratique* De plue, ces divers mouvements s'exécutent sous la sollicitation de forces de valeurs absolues très élevées et agissant dans un temps très court* Comme les diverses pièces soumises à ces forces sont en géné- ral de masse très grande,
il an Jésuite que les efferts d'inertie créée par ces masses soumises à des accélérations instantanées considérables atteignent des valeurs très élevées* L'utilisation de joints élastiques tels que les "Silent- blocs" pour la liaison de ces pièces à pour effet de diminuer la transmission de ces forces d'inertie d'une pièoe à une autre et de permettre par suite d'al- léger les pièces mécaniques de liaison grâce à l'absorption de la matière élas- tique utilisée*
De plus, la matière élastique utilisée (caoutchouc en général) agit comme filtre antivibratoire pour empêcher la transmission des vibrations de l'une des pièces à l'autre pièce en liaison directe avec elle*
Des raisonnements semblables peuvent 'être appliqués aux schémas des Fig. 5, 6, 7, 8, 9,10,11 et 12.
Il est évident que le fait de n'utiliser des joints élastiques qu'en certains des points d'articulation au lieu de les utiliser pour la tota- lité de ces points, ne sort pas du cadre de l'invention- - :- R E S U M E -:-
Utilisation,totale ou partielle.d'articulations avec roulements à billes ou à rouleaux, cylindriques, coniques ou sphériques, simples ou multi- ples avec bielles munies ou non, partiellement ou totalement de cardans, avec partie élastique dans les bielles pour permettre l'angularité nécessaire à l'in- clinaison des essieux dans les systèmes de transmission des efforts de traction à bielles oscillantes des locomotives électriques à moteurs suspendus.
lesdits roulements montés d'une façon étanche rendant le graissage plus efficace et plus économique*
Perfectionnement apporté aux dispositifs d'accouplement sortant à transmettre des efforts entre les organes moteurs d'une locomotive électrique et l'essieu correspondant, consistant à utiliser, aux lieu et place de tout ou partie des articulations cylindriques ou à rotule, à lubrification, ordinaire-