Installation ferroviaire
La présente invention concerne une installation ferroviaire comprenant un train de roues à écartement variable pour véhicules roulant sur rails. On connaît de nombreuses formes d'exécution de tels essieux comprenant soit des roues fixes sur l'axe, soit des roues tournant librement par rapport à lui. La position axiale des roues est dans chaque cas déterminée sûrement par des éléments mécaniques constituant un verrouillage axial.
Plus précisément, la présente invention concerne une installation ferroviaire comprenant, d'une part, du matériel roulant sur des roues déplaçables axialement par rapport à leur axe non tournant attaché au voisinage de ses extrémités à la caisse du véhicule ou à son châssis, respectivement au châssis d'un bogie, cet axe étant creux et portant entre ses points d'attache au véhicule les roues tournant par l'intermédiaire de roulements à rouleaux cylindriques, la position axiale de chaque roue étant déterminée par celle d'une butée axiale portée par une bague de positionnement axial déplaçable axialement, mais dont la position est normalement déterminée par un verrou de blocage commun aux deux roues d'un même essieu, verrou constituant un ensemble rigide déplaçable sensiblement perpendiculairement par rapport à l'axe,
un élément de guidage axial étant disposé entre l'axe et le verrou limitant leur jeu axial au strict nécessaire tout en permettant les mouvements d'engagement et de dégagement du verrou, L'ensemble étant disposé de telle façon que l'écartement des roues est variable, permettant au véhicule de circuler sur des voies dont l'écartement est différent, d'autre part le matériel de voie permettant de réaliser le changement d'écartement des roues lors du passage sur lui de l'essieu, I'installation comprenant un dispositif mécanique de commande des mouvements d'engagement et de dégagement du verrou, au moins un élément de cet ensemble entrant en contact avec au moins un organe du matériel de voie lors d'une opération de changement d'écartement,
le verrou comprenant au moins une partie disposée à l'intérieur de l'axe constituée par une barre portant au moins une dent située au droit de la bague de positionnement axial de chaque roue et coopérant avec elle, caractérisée en ce qu'au moins un des roulements à rouleaux cylindriques est porté par la bague de positionnement axial et transmet à celle-ci la poussée axiale agissant sur la roue, ainsi qu'une poussée radiale.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation selon l'invention. Dans ce dessin, les organes qui correspondent avec ceux des figures du brevet principal portent les mêmes chiffres de référence. Ce chiffre peut être affecté d'un indice a , respectivement b , suivant qu'il désigne un organe existant symétriquement à gauche, respectivement à droite, de l'installation.
La figure unique représente une vue dans un plan vertical avec une coupe partielle d'une forme d'execution de l'essieu selon l'invention où la bague de positionnement axial est disposée à l'extérieur des deux roulements à rouleaux cylindriques d'une roue, où la poussée axiale provenant de la roue est transmise par le roulement à rouleaux intérieur à la bague de positionnement axial. A cette figure, la roue de gauche est dessinée dans la position correspondant au grand écartement, tandis que celle de droite correspond au petit écartement.
L'exécution selon le croquis comprend les pièces principales suivantes:
1, la, lb, la roue,
2, 2a, 2b, bande de roulement,
3, 3a, 3b, jante,
4, 4a, 4b, moyeu,
5, axe de l'essieu,
6, 6a, 6b, roulement extérieur,
7, 7a, 7b, bague intérieure du roulement 6,
8, 8a, 8b, couronne de rouleaux cylindriques du
roulement 6,
9, 9a, 9b, bague extérieure du roulement 6, 10, 10a, 10b, roulement intérieur, 11, 1 la, 1 lb, bague intérieure du roulement 10, 12, 12a, 12b, couronne de rouleaux cylindriques du
roulement 10, 13, 13a, 13b, bague extérieure du roulement 10, 17, 17a, 17b, manchon d'attache de l'axe à la caisse, 18, 18a, 18b, écrou de serrage, 19, 19a, 19b, manchon fileté de l'axe, 20, 20a, 20b, bague de positionnement axial, 21, 21a, 21b, trou de blocage du grand écartement, 22,
22a, 22b, trou de blocage du petit écartement, 24, verrou de blocage, 25, pièce centrale du verrou, 26, 26a, 26b, dent du verrou, 27, 27a, 27b, cône de prolongement de la barre cen
trale du verrou, 28, 28a, 28b, levier genouillère, 29, 29a, 29b, axe d'oscillation du levier genouillère, 30, 30a, 30b, bielle de manoeuvre, 34, 34a, 34b, douille intermédiaire, 35, 35a, 35b, patin de commande du verrou, 36, 36a, 36b, axe d'oscillation du patin de com
mande du verrou, 37, 37a, 37b, protections fixes diverses, 39, 39a, - 39b, charbon, 40, 40a, 40b, support du charbon, 67, 67a, 67b, articulation de liaison entre une bielle
30 et la pièce d'attache 68, 68, 68a, 68b, attache d'extrémité du verrou, 70, butée axiale du verrou 24, 71, 71a, 71b, articulation de liaison du levier ge
nouillère 28 à la bielle de manoeuvre
30, 73, 73a, 73b, butée d'appui.
L'essieu selon la figure est constitué par un axe 5 se terminant par un manchon fileté aux deux extrémités 19. Cet axe porte, centrées sur lui et mises bout à bout, diverses douilles intermédiaires dont une douille 34 et les diverses bagues intérieures des roulements à rouleaux 6a et 6b. Disposées symétriquement par rapport à l'axe médian, deux bagues de positionnement axial 20 glissent sur l'axe 5 lors d'une manoeuvre de changement d'écartement.
Le moyeu 4 porte sur l'axe 5 par deux roulements à rouleaux cylindriques aussi écartés l'un de l'autre que possible, références 6 et 10.
Aux deux extrémités de l'axe 5, un manchon 17 est monté sur lui et bloqué par l'intermédiaire d'un écrou 18 vissé sur l'extrémité 19. Cet écrou permet d'effectuer un serrage et de provoquer une compression des diversesdouilles et manchons empilés bout à bout sur l'axe- 5, ce qui augmente la résistance à la flexion de l'ensemble constitué par l'axe 5 et les douilles.
La position de la roue est déterminée radialement par les deux roulements à rouleaux 6 et 10, et axialement par le roulement 10 qui fonctionne aussi comme butée axiale. La roue comprend en outre un voile se terminant par une jante 3 sur la quelle est fixé le bandage de roulement 2 proprement dit qui est en contact avec le rail.
L'installation comprend en outre un verrou de blocage 24 constitué d'une pièce centrale 25 portant deux dents 26a et 26b pénétrant chacune dans un orifice correspondant 21a, 21b, 22a, 22b ménagé dans chaque bague 20a et 20b de positionnement axial pour en déterminer la position.
Le verrouillage, respectivement le déverrouillage, des roues 1 est obtenu par un déplacement du verrou 24 engageant, respectivement dégageant, ses dents 26a et 26b dans leurs logements 21a, 21b, 22a, 22b ménagés dans les bagues de positionnement axial 20a et 20b.
Pendant ces manoeuvres qui se font sensiblement perpendiculairement par rapport à l'axe 5, le verrou 24 reste guidé axialement selon divers moyens.
La barre centrale 25 constituant, avec ses dents 26, le verrou 24, se prolonge jusqu'aux extrémités de l'axe par des éléments coniques 27. Le mécanisme de manceu- vre est situé aux deux extrémités de l'axe. Dans le cas de la figure, le mécanisme de commande du verrou comprend au total quatre bielles 30 situées deux à gauche, deux à droite, devant et derrière l'axe de l'essieu 5. L'autre extrémité de chacune des deux bielles 30 situées d'un même côté gauche ou droite de l'axe médian est attachée à un levier 28 par l'intermédiaire d'une articulation de liaison 71 correspondante. Ce levier 28 est articulé autour d'un axe d'oscillation 29 solidaire de l'axe 5 de l'essieu par l'intermédiaire d'une pièce, non représentée au dessin, le reliant rigidement au manchon d'attache 17 de l'arbre.
En outre, un patin 35 de commande du verrou est disposé entre ces deux bielles 30 et porté par elles par l'intermédiaire d'une articulation 36. Il est possible de relier rigidement, par exemple par des nervures soudées, les deux bielles 30a, respectivement 30b, situées d'un même côté de l'essieu, mais devant et derrière, pour constituer une seule bielle 30a, respectivement 30b, entourant l'extrémité de l'essieu. L'autre extrémité du levier 30 est articulée en 67 sur une attache 68 fixée rigidement à l'extrémité de la barre du verrou 24.
Le fonctionnement est le suivant:
Pendant les périodes de circulation normale, une butée d'appui 73 appuyant sur le patin 35 empêche le levier genouillère 28a de tourner dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre et inversement pour le levier genouillère 28b, donc de se déplacer au-delà de la position représentée au dessin. En outre, comme l'axe de la bielle 30a, soit la ligne reliant les deux axes d'oscillation 67a et 71a, passe à droite de l'axe d'oscillation 29a du levier correspondant 28a, cette position est stable. Il en est de même, mais symétriquement, pour les pièces de droite.
Par construction, compte tenu de la dimension de l'attache d'extrémité du verrou supportant l'axe d'oscillation 67, de la bielle de manoeuvre 30, du levier oscillant 28 dans la position verrouillée représentée au dessin, ces organes exercent une poussée verticale descendante aux deux extrémités de la barre du verrou 24, poussée qui provoque sa déformation, I'incurvant en abaissant ses deux extrémités. Il en résulte que l'effort qui provoque la déformation est transmis aux dents 26a et 26b du verrou 24, dents qui appuient fortement au fond de leur logement 21a et 21b, respectivement 22a et 22b, suivant la valeur de l'écartement.
Lors d'une manoeuvre de déverrouillage, un rail auxiliaire, non représenté, prend appui contre le patin 35 et exerce une poussée horizontale tendant à déplacer ce patin de l'intérieur vers l'extérieur. Il en résulte que la - bielle 30 pivote autour de son axe 67 comme le levier 28 autour de son axe 29. Lorsque les axes 67, 29 et 71 sont alignés, la déformation de la barre du verrou est maximum. Au-delà de cette position, cet effort baisse et tend vers zéro. En continuant la manoeuvre dans le même sens, le pivotement du levier 28 provoque un mouvement d'élévation de la bielle 30, mouvement qui entraîne la barre du verrou 24 dans un déplacement vertical ascendant, déplacement dégageant les dents 26 du verrou de leur logement libérant par conséquent la position axiale des roues 1.
Pour provoquer le verrouillage, il suffit d'exécuter dans le sens inverse les manoeuvres qui viennent d'être décrites, en rapprochant l'un de l'autre les patins 35a et 35b, en exerçant sur eux une poussée horizontale. Lorsque la position respectivement des trois axes 67, 29 et 71 est à nouveau alignée, le mouvement a tendance à se terminer tout seul du fait de la déformation élastique donnée à la barre 25 du verrou 24.
Une fois la manoeuvre de dégagement du verrou exécutée, le changement d'écartement se fait automatiquement. En effet, comme chaque roulement à rouleaux cylindriques 6a, 6b permet un déplacement axial d'une de ses bagues 9a, 9b par rapport à l'autre 7a, 7b, même sous charge, la roue 1 se déplace automatiquement axialement en roulant sur le dispositif de changement de voie. Une fois le nouvel écartement obtenu, il suffit d'arrêter le déplacement et de provoquer le mouvement de réengagement du verrou 24 pour fixer la position des roues 1 selon le nouvel écartement.
La présente forme d'exécution du mécanisme de la manoeuvre d'engagement et de dégagement du verrou 24 se caractérise par le fait que l'action exercée par le rail sur la position du verrou 24 est directe.
L'installation comprend en outre les dispositifs usuels nécessaires à la bonne conservation des pièces, soit par exemple les divers joints permettant d'isoler l'intérieur de la roue 1 de l'air ambiant pouvant provoquer l'oxydation de certaines pièces. Par ailleurs, il est nécessaire de prévoir des graisseurs permettant d'assurer un bon graissage des pièces et d'autres éléments pour l'évacuation d'un éventuel excès de graisse.
La figure mentionne la possibilité d'ajouter des charbons 39 portés par des éléments fixes 40 et frottant contre le moyeu 4 de la roue 1. Les charbons 39a et 39b des roues gauche et droite d'un essieu sont reliés électriquement les uns aux autres, afin d'assurer le courtcircuitage électrique des deux roues. Cette précaution est nécessaire notamment pour permettre le fonctionnement normal des dispositifs de signalisation automatique utilisés dans les gares modernes.
Enfin, I'installation comprend au moins une douille 70 montée dans l'axe 5 de l'essieu entourant l'une ou l'autre des dents 26a ou 26b du verrou. Cette douille évite tout déplacement axial sensible de cette dent, par conséquent du verrou; elle positionne axialement le verrou par rapport à l'axe et lui transmet les poussées axiales provenant des roues.
Il est à remarquer que du fait des cônes terminant les dents 26a et 26b qui sont pressés au fond de leur logement, il n'existe aucun jeu axial d'une roue par rapport à l'autre, tandis qu'il existe un petit jeu axial dans la liaison des deux roues par rapport à l'essieu 5.
Ce jeu est faible, il est celui permettant un coulissement aisé de la dent 26 dans sa douille 70.