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 équipés soit de roues fixes sur l'axe, soit de roues tournant librement par rapport à lui. La position axiale des roues est dans chaque cas déterminée sûrement par des élé- ments 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 axiale ment, 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 et permet 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, l'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, respectivement un redan situé au droit de la bague de positionnement axial de chaque roue et coopérant avec elle pour déterminer sa position, caractérisée en ce que chaque dent, respectivement chaque redan,
est démontable vers l'extérieur de l'axe de l'essieu permettant d'effectuer le démontage du verrou et de son mécanisme de commande sans avoir à procéder au démontage d'une roue.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'installation selon l'invention. Au dessin, les organes qui correspondent avec ceux des figures du brevet principal portent les mêmes chiffres de référence. Ces chiffres peuvent être affectés d'un indice a , respectivement b , suivant qu'ils désignent un organe existant symétriquement à gauche et à droite de l'installation.
La fig. 1 représente une coupe par un plan vertical d'une première forme d'exécution de l'essieu selon l'in vention où le verrou qui est entièrement disposé à l'intérieur de l'axe comprend deux dents. A cette figure, la roue de gauche est dessinée dans sa position correspondant au grand écartement, tandis que celle de droite correspond au petit écartement.
La fig. 2 est une vue partielle de la fig. 1 à plus grande échelle représentant les pièces disposées au centre de l'essieu. Les roues gauche et droite occupent leur position correspondant au petit écartement.
La fig. 3 est une vue partielle similaire à celle de la fig. 2 de la seconde forme d'exécution, la pièce centrale du verrou étant disposée à l'extérieur de l'axe et les dents étant remplacées par des redans.
Les formes d'exécution représentées comprennent les pièces principales suivantes:
1 a b roue
2 a b bande de roulement
3 a b jante
4 a b moyeu
5 axe tubulaire
6 a b roulement extérieur
7 a b bague intérieure du roulement 6
8 a b couronne de rouleaux cylindriques du roule
ment 6
9 a b bague extérieure du roulement 6 10 a b roulement intérieur 1 1 a b bague intérieure du roulement 10 12 a b couronne de rouleaux cylindriques du roule
ment 10 13 a b bague extérieure du roulement 10 14 a b roulement à billes de butée axiale 15 a b bague intérieure du roulement 14 16 a b bague extérieure du roulement 14 17 a b manchon d'attache de l'axe à la caisse 18 a b écrou de serrage
19 a b manchon fileté de l'axe 20 a b bague de positionnement axial 21 a b trou de blocage du grand écartement 22 a b trou de blocage du petit écartement 24 verrou de blocage 25 pièce
centrale du verrou 26 a b dent du verrou 27 a b cône de prolongement de la barre centrale du
verrou 28 a b levier genouillère 29 a b axe d'oscillation du levier genouillère 30 a b bielle de manoeuvre 34 a b douille intermédiaire 35 a b fourche de commande du verrou 37 a b protections fixes diverses 67 a b articulation de la bielle 30 68 a b attache d'extrémité du verrou 69 a b extrémité de prolongement de la barre cen
trale du verrou 71 a b articulation de liaison du levier genouillère 28
à la bielle de manoeuvre 30 74 a b logement du trou de blocage du petit écarte
ment 75 a b jeu de vis de fixation du logement 74 76 a b plaque d'obturation du logement 77 77 a b logement d'accès à la fixation de la dent du
verrou 78 a b vis de fixation de la dent du verrou 79 douille support du verrou 80 goujon de fixation du verrou 81 écrou de fixation du verrou 82
douille auxiliaire de transmission des poussées
axiales, cas des fig. 1 et 2 83 a b redan du verrou de blocage 84 a b gorge du petit écartement 85 a b gorge du grand écartement 86 douille auxiliaire de transmission des poussées
axiales, cas de la fig. 3.
L'essieu selon la fig. 1 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 34 et les diverses bagues intérieures des roulements à rouleaux 6a, 6b, 10a et 10b.
Disposées symétriquement par rapport à l'axe médian, deux bagues de positionnement axial 20 glissent sur l'axe tubulaire 5 lors d'une manoeuvre de changement d'écartement. Chaque bague 20 porte un roulement à billes 14 constituant une butée axiale et comprenant une bague intérieure 15 qui est fixée sur ladite bague 20 et une bague extérieure 16 fixée au moyeu 4 de la roue 1. En outre, ce moyeu 4 porte deux roulements à rouleaux cylindriques aussi écartés l'une de l'autre que possible, repères 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 le manchon 19. Cet écrou permet d'effectuer un serrage et de provoquer une compression des diverses douilles 34 et manchon empilés bout à bout sur l'axe, ce qui augmente la résistance à la flexion de l'ensemble constitué par l'axe et les douilles. La position de la roue est déterminée radialement par les deux roulements à rouleaux 6 et 10 et axialement par la butée axiale 14. Dans une autre solution constructive, il serait possible de simplifier la construction en combinant les rôles des roulements à rouleaux 10 et à billes 14. Ce dernier roulement, dont le type peut être différent, supporte alors simultanément des charges radiales et axiales.
La roue comprend en outre un voile se terminant par une jante 3 sur laquelle est fixé le bandage de roulement 2 proprement dit qui est en contact avec le rail. L'installation comprend un verrou de blocage 24 constitué d'une pièce centrale 25 portant deux dents 26a et 26b pénétrant chacune dans un orifice correspondant 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; pendant ces manoeuvres qui se font sensiblement perpendiculairement par rapport à l'axe, le verrou est guidé axialement selon divers moyens.
La barre centrale, constituant avec ses dents le verrou, se prolonge jusqu'aux extrémités de l'axe par des éléments coniques 27 et cylindriques 69. Le mécanisme de manoeuvre est situé à chaque extrémité de l'axe. Dans le cas de la fig. 1, le mécanisme de commande du verrou comprend, pour chaque extrémité, une bielle 30 articulée en 67, sur une attache 68 d'extrémité du verrou.
L'autre extrémité de cette bielle 30 est attachée par l'intermédiaire d'une articulation de liaison 71 à un levier genouillère 28 qui est articulé autour d'un axe d'oscillation 29 solidaire de l'axe tubulaire 5 de l'essieu par l'intermédiaire d'une pièce, non représentée, le reliant rigidement au manchon d'attache 17. Le levier 28 peut être simple ou double, disposé à l'intérieur ou à l'extérieur de la bielle 30. Enfin, un patin 35 de commande du verrou est porté par la bielle 30. A la fig. 1, il est représenté comme une fourche à deux doigts entre lesquels pénètre le profilé qui commandera les opérations de verrouillage et de déverrouillage. Il est à noter que d'autres formes d'exécution sont aussi possibles.
On pourrait, par exemple, remplacer cette fourche par un doigt, ou encore monter un patin articulé.
Le fonctionnement de ce mécanisme est le suivant:
Pendant les périodes de circulation normale, une butée d'appui, non représentée, agit soit sur le levier genouillère 28a, soit sur la bielle de manceuvre 30a, pour empêcher ces organes de tourner dans le sens contraire des aiguilles d'une montre au-delà de la position représentée en traits pleins à la fig. 1 à gauche.
La position des organes de la fig. 1, telle que représentée, est stable. En effet, par construction, compte tenu des dimensions de l'attache d'extrémité 68 du verrou supportant l'axe d'oscillation 67, de la bielle de manoeuvre 30 du levier genouillère 28 dans la position verrouillée représentée au dessin, et de leur disposition, ces organes exercent une poussée verticale descendante aux deux extrémités de la barre du verrou 24. Cette tendance est transmise aux dents 26a et 26b du verrou, dents qui, une fois enfoncées dans leur logement 21a et 21b, respectivement 22a, 22b, suivant la valeur de l'écartement, appuient fortement au fond. Comme la barre du verrou appuie en son centre par ses dents 26a et 26b, cette barre est déformée, incurvée, les deux extrémités étant abaissées.
Cette déformation donne naissance à une force ayant une composante verticale ascendante, force agissant dans la bielle de manoeuvre 30 et allant de l'articulation 67 à l'articulation 71 et, de là, par l'intermédiaire du levier genouillère qui est soumis à une compression, à l'articulation 29, donc à l'essieu proprement dit.
Lors d'une manoeuvre de déverrouillage, un rail auxiliaire, non représenté, prend appui dans la fourche 35 et exerce une poussée horizontale tendant à la déplacer de l'intérieur vers l'extérieur. I1 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 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 exercant 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 et 10a, 10b permet un déplacement axial d'une de ses bagues 9a, 9b et 13a, 13b, par rapport à l'autre 7a, 7b et 1 la, 1 lb, 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 commande du verrou se caractérise par le fait que la quasi-totalité des pièces constituant le verrou de positionnement axial peut être démontée sans avoir à démonter l'essieu complet, c'est-à-dire à enlever les roues la et lb. Cette possibilité facilite considérablement l'exploitation de l'installation, car elle permet de mieux surveiller son comportement, d'intervenir plus fréquemment, et par conséquent de déceler très tôt toute apparition d'un défaut éventuel d'une des pièces dont la bonne conservation est essentielle à la sécurité obligatoire en matériel ferroviaire.
La fig. 2 représente les mêmes pièces que la fig. 1.
Cependant, la dent de gauche 26a est doublement conique. En effet, sa partie inférieure a une forme conique qui correspond à celle du logement porté par la bague de positionnement axial 20; sa partie supérieure est également conique, ce qui facilite son montage et son démontage dans la barre du verrou. La forme d'exécution de la dent de droite 26b est différente, elle est simplement conique, sa partie supérieure étant constituée de deux cylindres concentriques. D'autres formes de dents peuvent être retenues pour leur fixation dans la barre du verrou comme pour leur travail dans la bague de positionnement axial.
A cette fig. 2, on remarque que le trou de blocage 22 correspondant au petit écartement est ménagé dans une pièce spéciale 74 constituant un logement fixé à la bague 20 par une bride et un jeu de vis 75. Ce logement est démontable depuis l'extérieur de l'essieu, ses dimensions sont telles que, une fois enlevé, le démontage de la dent du verrou est aussi possible.
Un logement 77 est ménagé à la partie supérieure de l'axe tubulaire 5 et de la bague 20 de telle façon qu'il permette l'accès à la vis 78 assurant le blocage de la dent dans la barre. Une plaque 76 permet d'obturer ce passage. Aussi, bien que les dents 26 du verrou soient situées à l'intérieur de l'axe de l'essieu, l'ensemble des pièces du dispositif de commande du verrou est démontable. En effet, il suffit, après avoir placé les roues au plus petit de leurs écartements possibles, d'enlever les plaques d'obturation 76a et 76b, les vis de fixation 75a et 75b, les logements 74a et 74b. I1 est alors possible d'accéder aux vis 78a et 78b de fixation des dents du verrou qui peuvent enfin être chassées vers l'extérieur.
Ces dents enlevées, tout le mécanisme de commande du verrou est démontable depuis les extrémités de l'axe, la bare centrale 25 pouvant aussi être retirée. En d'autres termes, la quasi-totalité de ces pièces est démontable, elles peuvent donc être contrôlées, puis remontées, sans avoir à démonter les roues elles-mêmes.
La fig. 3 représente une autre forme possible d'exécution des mêmes organes fonctionnels. Dans ce cas cependant, la pièce centrale 25 du verrou de blocage 24 proprement dit est constitué par une pièce ayant la forme générale d'un demi-cylindre portant à ses deux extrémités un redan intérieur 89 pénétrant chacun dans une des deux gorges correspondantes 84a et 84b, respectivement 85a et 85b, suivant la valeur de l'écartement des roues, gorges ménagées dans la bague de positionnement axial 20. La longueur du redan, mesurée perpendiculairement au plan du dessin, est limitée de façon à réduire à des valeurs pratiques la course nécessaire à son dégagement.
L'installation comprend en outre une douille 79 portant rigidement la pièce centrale du verrou. Un gou jon 80, vissé dans la barre du verrou, bloque contre celle-ci, par des écrous de fixation 81, la douille 79, par conséquent la pièce centrale 25 du verrou, et lui transmet les mouvements de la barre.
Le fonctionnement est le suivant:
En régime normal, comme dans le cas précédent, la barre du verrou est pressée contre en bas par le mécanisme situé à chaque extrémité de l'axe. Cette action est transmise par le goujon 80 à la pièce centrale 25 du verrou et aux redans 83a et 83b qui sont tirés de haut en bas et pénètrent dans les gorges 84, respectivement 85, ménagées dans la bague de positionnement axial 20.
Pour changer d'écartement, il suffit comme précédemment de lever la barre de quelques millimètres. Cette course suffit à dégager les redans 83. Les roues sont alors libérées axialement. Lorsque la nouvelle valeur d'écartement est acquise, le mécanisme du blocage du verrou agit sur lui pour le descendre, ce qui a pour effet de bloquer les roues axialement dans leur nouvel écartement.
Comme précédemment, toutes les pièces du verrou de blocage de cette forme d'exécution peuvent facilement être démontées depuis l'extérieur de l'axe. A cet effet, après avoir enlevé les écrous 81, il suffit d'enlever la pièce centrale 25 du verrou, la douille 79, le goujon 80 pour, comme précédemment, pouvoir retirer la barre centrale.
Les poussées axiales transmises par les roues 1 aux bagues de positionnement axial, puis de là au verrou, doivent aussi être transmises à l'axe de l'essieu. Cette transmission se fait, dans le cas des fig. 1 et 2, par une douille auxiliaire 82 entourant la dent de gauche 26a à l'endroit où son diamètre est le plus grand, et dans le cas de la fig. 3 par une autre douille 86 dans laquelle coulisse la douille 79. I1 est évident que d'autres moyens peuvent remplir la même fonction.
De nombreuses variantes constructives de l'invention peuvent être envisagées pour atteindre le même but. Par exemple, au lieu de bloquer le manchon d'attache de l'axe à la caisse par l'intermédiaire d'un écrou de serrage, il est possible d'envisager d'autres fixations utilisant, par exemple, des chevilles, cylindrique ou coniques, de diamètre fixe ou extensible. En outre, il est possible d'assurer le serrage de toutes les pièces 34, 6, 11, etc., les unes contre les autres, par l'effet d'éléments élastiques comme, par exemple, des rondelles ressorts dont l'assiette est conique.