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Bogie pour véhicules de chemin de fer.
La présente invention concerne les bogies pour matériel roulant de chemin de fer et, plus particulièrement, les bog,ies destinés aux voitures de voyageurs. Elle s'étend à l'ensemble des caractéristiques nouvelles décrites ci-après at indiquées sur les dessins annexés.
Le principal but de l'invention est d'améliorer les qualités de roulement des bogies, et plus particulièrement des bogies pour voitures légeres de trains rapides, dans lesquelles les déplacements violents et brusques, verticaux et latéraux des éléments des bogies, ainsi que la compression et la détente des ressorts, ont tendance à incommoder les voyageurs.
Pour les bogies de ce genre, il est usuel d'utiliser des ressorts à lames, elliptiques ou semi-elliptiques, pour la suspension de la traverse porte-charge au châssis du bogie.
Dans certains cas, on utilise également des ressorts à lames pour la suspension du châssis aux essieux. On estime généralement que ces ressorts établissent de bonnes conditions de roulement, étant donné que le frottement entre les lames glissant les unes sur les autres a tendance a amortir les
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oscillations, mais le frottement entre les lames des ressorts n'absorbe pas les chocs violents et brusques appliqués aux bogies, pour commander efficacement les poussées et le rebondissement des ressorts.
Pour ces raisons, et étant donné que les ressorts à lames sont plus coûteux et plus encombrants que les ressorts hélicoïdaux, il est souhaitable d'utiliser des ressorts hélicoïdaux à la fois pour la suspension du châssis des bogies aux essieux, et pour la suspension de la traverse porte-charge au châssis. La compression et la détente des ressorts hélicoïdaux se produisant librement, leur emploi risque de donner lieu à des oscillations et à des rebondissements excessifs, entraînant un roulement défectueux et un danger de déraillement, ainsi que la détérioration de la voiture et des rails, à moins qu'on ne prévoie des dispositifs supplémentaires pour commander efficacement la détente.
Pour l'obtention d'un roulement doux et facile, les ressorts hélicoïdaux doivent être suffisamment flexibles pendant les mouvements de compression, en vue de l'amortissement et de l'absorption des chocs qui seraient autrement transmis à la caisse par les irrégularités de la voie et dans d'autres conditions. Mais, pour l'utilisation de ressorts hélicoïdaux suffisamment flexibles sous la traverse porte-charge, il s'est révélé nécessaire de prévoir un dispositif capable de commander le rebondissement de ces ressorts, dont l'action peut autrement produire des mouvements de rebondissement ou de "galopade" de la caisse au véhicule.
On a déjà utilisé des dispositifs destinés à amortir l'action des ressorts hélicoïdaux, mais ces dispositifsont été conçus pour amortir ou pour commander à la fois, et d'une manière similaire, le mouvement de descente ou de compression des ressorts, et le mouvement d'élévation ou de rebondissement de ces ressorts. Tout dispositif de retenue
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freinant intempestivement le mouvement de descente ou de compression d'un ressort hélicoïdal de traverse porte-charge a tendance à contrarier les propriétés de roulement du bogie, parce que les poussées et les chocs sont transmis par cette traverse à la caisse du véhicule, au lieu d'être amortis ou dispersés par le ressort.
Il a été constaté que l'agencement le plus favorable des ressorts de traverse porte-charge pour trains rapides comporte des ressorts pouvant exécuter des mouvements libres de descente ou de compression pour l'amortissement et, autant que possible, pour l'élimination des chocs verticaux et de leur transmission à la caisse, mais exécutant des mouvements d'élévation ou de rebondissement commandés par un dispositif ireinant le rebondissement de telle manière qu'il ne se produise aucun mouvement de rebondissement ou de galopade de la traverse porte-charge du bogie.
Un des buts de la présente invention est de créer un dispositif coopérant avec les ressorts hélicoïdaux pour en commander efficacement faction, et ce but est partiellement atteint par l'agencement d'un dispositif hydraulique d'amortissement et de retenue intercalé entre la traverse portecharge et le châssis du bogie, et opposant une résistance relativement faible aux poussées ayant tendance à comprimer le ressort, mais freinant et absorbant le recul ou rebondissement du ressort sous l'action de poussées violentes et brusques appliquées entre le châssis et la traverse.
Un autre but de l'invention est de simplifier l'emploi d'un amortisseur de chocs de ce genre par un montage indépendant des ressorts à l'opposé de certains dispositifs amortisseurs de ressorts connus comprenant des plateaux accolés ou d'autres éléments de friction assemblés avec les ressorts.
Un autre but de l'invention est l'utilisation des amor-
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tisseurs hydrauliques pour l'absorption de poussées ou de chocs latéraux, et pour empêcher leur transmission entre les roues, le châssis du bogie, la traverse de celui-ci et la caisse au véhicule.
Un autre but de l'invention est de stabiliser l'action de la traverse porte-charge sur les côtés latéraux du bogie, par le fait qu'on transmet une partie de la poussée, ayant tendance à comprimer un ressort sur un côté du bogie, à un ressort du côté opposé du bogie, ceci pour maintenir la traverse dans une position parallèle au châssis, et pour égaliser la charge imposée aux ressorts.
Un autre but de l'invention est de réduire le bruit et la vibration résultant du contact métal sur métal d'un certain nombre d'éléments mobiles.
Un autre but de l'invention est de créer un bogie léger et économique présentant de bonnes propriétés de roulement, égales ou supérieures à celles des bogies plus lourds utilisés jusqu'à présent.
Ces buts, ainsi que d'autres, ressortiront en détail de la description ci-après, et ils sont atteints par l'agencement représenté sur le dessin annexé à titre d'exemple, sur lequel :
La fig. 1 est une vue en plan de dessus des éléments essentiels d'un bogie à deux essieux, les extrémités des longerons du bogie étant supposées arrachées parce qu'elles ne présentent aucun intérêt, et parce que leur absence permet de tracer le dessin à une plus grande échelle.
La fige 2 est une vue en élévation latérale du bogie d'après la fig. 1.
Les fige 3 et 4 sont des vues en coupe verticale transversale à plus grande échelle suivant les lignes correspondan tes de la fig. 1.
La fig. 5 est une vue en coupe verticale transversale
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à plus grande échelle, suivant la ligne 5-5 de la fig. 2, d'un dispositif d'amortissement des chocs et de retenue reliant la traverse porte-charge au châssis du bogie.
La fig. 5a est une vue en coupe correspondante de la partie inférieure du dispositif, certains éléments étant indiqués dans une position différente.
La fig. 6 est une vue en ooupe verticale d'un détail, suivant la ligne correspondante de la fig. 1.
Le bogie comporte les roues usuelles 1, les essieux 2 et les boites à essieux un. ressort hélicoïdal (ou un groupe de ressorts hélicoïdaux) est monté sur chaque boîte à essieu. Le châssis du bogie repose sur les ressorts .
Ce châssis se compose de longerons ± qui s'étendent audessus des boites à essieux. Ils sont prolongés vers le bas par des branches 7 formant des glissières. Leur assemblage est assuré par des entretoises 8. Le châssis comporte également les autres détails usuels qui ne seront indiqués que dans la mesure nécessaire.
Aux extrémités des entretoises 8, et aux points où elles se raccordent aux longerons 6, sont articulées des bielles de suspension 9, montées sur les entretoises par des axes 10.
Chaque côté du châssis comporte deux bielles qui sont reliées entre elles par un barreau 11. Un berceau de suspension 12 repose sur le barreau 11 et présente sur sa face supérieure des cuvettes 13 pour le montage des ressorts 14 supportant la traverse porte-charge. Le corps principal de la traverse porte-charge 15 est sensiblement situé au niveau des longerons 6. ses extrémités présentent sur la face inférieure des cuvettes destinées à recevoir les extrémités supérieures des ressorts 14. De préférence, chacune de ces cuvettes contient une rondelle en caoutchouc 16 et une bague en caoutchouc A.
Chacun de ces éléments en caoutchouc est collé sur un support métallique soudé à la traverse au point W. Les déplacements
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latéraux entre la traverse et les ressorts 14 sont limités par la bague en caoutchouc A. Les rondelles 16 reçoivent la poussée des ressorts 14 par l'intermédiaire d'un disque 17 muni d'un prolongement inférieur central 18 portant un écrou 19 à l'extrémité libre. Le berceau de suspension 12 présente au-dessous de l'écrou 19 une ouverture destinée à recevoir un boulon 20. La traverse peut être posée sur des socles ou des chevalets, et le boulon 20 peut être introduit par l'ouverture du berceau de suspension pour être vissé dans l'écrou 19.
Lorsque la tête du boulon 20 s'applique contre la face inrérieure du cerceau de suspension 12, le serrage du boulon lait descendre les éléments 19,18 et 17 et comprime les ressorts 14 pour faciliter le démontage de la traverse, des ressorts de traverse ou du cerceau de suspension du bogie.
Les caractéristiques précitées sont décrites en détail au brevet américain n 2.241.418, déposé le 31 octobre 1938.
La traverse porte-charge 15 est munie de bras 21, prolongés vers le bas et vers l'extérieur, et s'étendant sous les longerons pour se terminer par des bridas 22, de préférence alignées verticalement avec des supports 23 prévus sur la face extérieure des longerons . Des amortisseurs de chocs 24 sont fixés aux brides 22 et aux supports 23 et coopèrent avec le châssis et la traverse pour commander leurs mouvements verticaux relatifs par absorption des poussées appliquées à ces éléments, plus particulièrement par absorption des poussées violentes et brusques qui pourraient autrement faire osciller librement les ressorts 14, aussi bien dans le sens de la compression que dans le sens de la détente.
Les amortisseurs de chocs interviennent également pour contrarier la synchronisation harmonique des ressorts 14 et des ressorts 5, et amortissent ainsi indirectement l'action de ces derniers ressorts.
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Chaque amortisseur 24 est conçu pour permettre un mouvement de compression sensiblement libre des ressorts de traverse, rails pour contrarier le mouvement de rebondissement des ressorts à un degré tel qu'il empêche les mouvements de rebondissement et de galopade de la traverse porte-charge.
Pendant l'abaissement de la traverse par rapport au châssis, ou l'élévation du châssis par rapport à la traverse, les élémens télescopiques 40 et 41 sont écartés l'un de l'autre pour comprimer le fluide F au-dessus du piston à clapet 42, et le clapet 43 est écarté du piston (fig. 5a) pour permettre le libre passage au fluide par des ouvertures 44 de grande section, et par des ouvertures 45 de petite section, vers la chambre inférieure de l'élément 41. Pendant le mouvement de détente des ressorts de traverse, le clapet 43 est appliqué sur le piston 42 (fig. 5) et empêche le retour du fluide par les ouvertures 44 de grande section.
Mais ce fluide peut toujours passer par les ouvertures 45 de petite section, ce qui permet le mouvement ae détente à une vitesse réduite jusqu'à ce que les ressorts de traverse aient atteint leur position de départ, et jusqu'à ce que les éléments du dispositif de retenue aient été ramenés eux-mêmes à la position de départ, telle que l'ludique la fig. 5.
Les amortisseurs 24 agissent donc pour opposer une résistance relativement faible aux efforts ayant tendance à comprimer les ressorts de traverse 18, et pour contrarier et absorber la détente sous l'action de poussées violentes et brusques, la résistance étant instantanément ou automatiquement réglée sur l'amplitude des poussées. En effet, suivant une loi de la technique hyuraulique, la résistance à l'écoulement d'un liquide à travers une ouverture de section réduite varie en raison du carré de la vitesse de passage.
De préférence, les amortisseurs de chocs sont fixés aux brides de la traverse et aux supports du châssis par des
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éléments d'accouplement en caoutchouc 25, permettant aux amortisseurs de s'incliner par rapport à la traverse et au châssis, et ne contrariant pas les déplacements latéraux de la traverse par rapport au châssis produits par l'oscillation des bielles de suspension sous l'action de chocs latéraux.
Etant donné que ces déplacements relatifs entre le châssis et la traverse se traduisent par une extension ou une compression des amortisseurs télescopiques, il est bien entendu que ces derniers opposent une certaine résistance à ces déplacements latéraux, et empêchent la naissance de mouvements latéraux excessirs par la superposition de deux chocs latéraux succes- sii's.
La traverse porte-charge est équipée d'une crapaudine centrale 26, destinée à recevoir le plateau de pivotement de la caisse (non représentée). Le mode de construction de la crapaudine centrale fait l'objet d'un autre brevet.
Pour stabiliser les mouvements verticaux des deux extrémités de la traverse, et pour améliorer la commande des ressorts de traverse et des amortisseurs 24, l'invention prévoit des barres de torsion 31 montées à rotation dans des supports 32 des longerons 6. Chaque barre de torsion est munie à ses extrémités de bras 33 prolongés en direction de la traverse 15, mais n'arrivant pas directement en contaot avec celle-ci.
Une bielle verticale 34 est articulée à l'extrémité intérieure de chaque bras 55, et l'axe d'articulation est orienté transversalement par rapport au bogie, tandis que l'extrémité inférieure de chaque bielle est articulée au bras 21 correspondant de la traverse, l'axe d'articulation étant orienté longitudinalement par rapport au bogie. De préférence, chacune de ces articulations comporte des élements d'accouplement 35 en caoutchouc destinés à rattraper le jeu entre les éléments et 'à empêcher le contact métal sur métal entre la traverse et le châssis. Ces dispositifs d'accouplement
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sont également agencés pour permettre des déplacements angulaires entre la traverse et le stabilisateur.
Les articulations entre le stabilisateur, le châssis et la traverse évitent l'emploi d'éléments d'accouplement à ooulissement, tels qu'ils ont éte utilisés dans certains stabilisateurs transversaux connus.
La présence des stabilisateurs assure un fonctionnement simultané des ressorts de traverse et des dispositifs de retenue. Il en résulte que le travail de l'amortisseur prévu pour chaque côté du bogie peut être réduit. Les stabilisateurs réduisent les déplacements des dispositifs de retenue, car, si ces stabilisateurs n'étaient pas prévus, le dispositif de retenue situé à l'extérieur d'une courbe de la voie subirait une extension plusimportante que le dispositif de retenue prévu à l'intérieur de la courbe. D'autre part, la friction entre les élements du stabilisateur, et les articulations entre les éléments du bogie, plus particulièrement au droit des dispositifs d'accouplement en caoutchouc, exercent une action d'amortissement sur les oscillations verticales des ressorts de traverse, ce qui conduit à une réduction du travail des dispositifs de retenue.
L'ensemble de l'agencement décrit fonctionne pour améliorer les propriétés de roulement du bogie, et pour éviter les oscillations et rebondissements excessifs de la traverse porte-charge par rapport au châssis, et du châssis par rapport aux roues, aux essieux et aux boites à essieux.
La disposition des amortisseurs de chocs hydrauliques 24 à l'extérieur du châssis du bogie, et au delà des extrémités de la traverse, facilite leur montage et démontage avec les éléments auxquels ils sont fixés, et permet la substitution de dispositifs présentant des propriétés différentes, de sorte que la compression et la détente des ressorts de traverse peuvent être réglées ou commandées suivant les condi-
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tions de marche. Ce remplacement des amortisseurs de chocs 24 peut être errectué indépendamment des ressorts hélicoïdaux et de leurs dispositifs de montage, et sans affecter l'agencement des stabilisateurs transversaux avec lesquels les amortisseurs coopèrent.
L'agencement du dispositif à écrou et Doulon pour la compression des ressorts de traverse facilite également le démontage et le remontage des amortisseurs en permettant de les soustraire à la charge, même si on désire ou non démonter le berceau de suspension et l'ensemble des ressorts du bogie.
Grâce à l'emploi de ressorts hélicoïdaux montés au sommet des boites à essieux pour porter le châssis du bogie, les chocsde la voie sont transmis directement aux ressorts et ensuite au châssis, ce qui permet de supprimer les berceaux compensateurs usuels destinés à répartir la charge sur les essieux. Cet agencement réduit également les dépenses et le poids pour la création d'un bogie léger et peu coûteux oonvenant à aes voitures légères pour trains' rapides. Grâce aux amortisseurs de chocs et aux stabilisateurs, on maintient la stabilité et les bonnes propriétés de roulement du bogie.
Il est bien entendu qu'on peut imaginer des variantes des stabilisateurs transversaux de la traverse et des dispositifs d'amortissement et de retenue, de même qu'on peut prévoir des modifications de détails pour le châssis, la traverse et les autres éléments, sans s'écarter du principe de l'invention.
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