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
I'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, caractérisée en ce que le verrou comprend au moins une partie disposée à l'intérieur de l'axe constituée par une barre.
Les dessins annexés représentent, schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs variantes d'exécution de l'installation selon l'invention.
Dans ces dessins, les organes qui se correspondent d'une figure à l'autre portent les mêmes chiffres repères.
Ce chiffre peut être affecté d'un premier indice a), respectivement b), suivant qu'il désigne un organe existant symétriquement à gauche respectivement à droite de l'installation. Ce chiffre peut être affecté d'un deuxième indice c), d), etc., lorsque l'organe représenté concerne une autre forme d'exécution du même organe fonctionnel. Donc, certains organes sont repérés par un chiffre, éventuellement par une première lettre a ou b et éventuellement une deuxième lettre c), d) ou e), etc.
La fig. 1 représente une vue dans un plan vertical avec une coupe partielle d'une forme d'exécution 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.
La fig. 2 représente schématiquement quatre positions différentes occupées successivement par le mécanisme de commande du verrou lors d'une manoeuvre de dégagement, respectivement d'engagement du verrou. La forme d'exécution correspond à celle de la fig. 1.
La fig. 2 est partielle; elle se limite, dans les grandes lignes, au mécanisme de commande du verrou, à l'axe de l'essieu, à la douille intermédiaire et à la bague de positionnement axial.
Plus précisément, la fig. 2 montre la position du mécanisme de commande lorsque le verrou est:
fig. 2A, engagé et en position normale,
fig. 2B, engagé, les bielles étant en tension maximum,
fig. 2C, engagé, les bielles étant en tension nulle,
fig. 2D, dégagé.
La fig. 3 est une coupe partielle verticale de l'essieu.
Les couronnes de roulement cylindrique des roulements à rouleaux sont dans ce cas fixes, axialement par rapport à l'axe de l'essieu.
La fig. 4 représente une coupe partielle par un plan vertical d'un essieu qui est à même de circuler sur quatre voies d'écartement différent, par exemple sur les voies d'écartement métrique 1000 mm, normal: 1435 mm, russe: 1524 mm, et espagnol: 1668 mm.
La fig. 5 représente, vu à plus grande échelle, le mécanisme de commande du verrou intérieur, disposé aux extrémités de l'axe.
La fig. 6 représente un tirant souple de positionnement axial du verrou.
La fig. 7 est un oroquis schématique d'un verrou du verrou.
La fig. 8 représente à plus grande échelle un détail du matériel de voie de changement d'écartement, soit le rail support et un dispositif complémentaire permettant d'assurer le guidage axial précis des roues.
La fig. 9 représente un dispositif permettant de contrôler à distance la position occupée par un verrou, à savoir verrou engagé, respectivement dégagé.
La fig. 10 est une vue schématique en coupe du matériel de voie.
La fig. 1 1 est une vue en plan du matériel de voie montrant le tracé des divers rails supports, de guidage de l'essieu et de commande du mécanisme de verrouillage.
Les diverses formes d'exécution représentées sur les croquis comprennent les pièces principales suivantes:
1 a,b c d e la roue
2 a, b - bande de roulement
3 a, b c d e jante
4 a, b c d e moyeu
5 - - axe de l'essieu
6 a, b c d e roulement extérieur
7 a, b c d e bague intérieure du roulement 6
8 a, b c d e couronne de rouleaux cylindriques
du roulement 6
9 a, b c d e bague extérieure du roulement 6 10 a, b c d e roulement intérieur 11 a, b c d e bague intérieure du roulement 10 12 a, b c d e couronne de rouleaux cylindriques
du roulement 10 13 a, b c d e 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 c d e f bague de positionnement axial 21 a, b c d e trou de blocage du grand écarte
ment 22 a, b c d e trou de blocage du petit écartement 23 a, b - f g trou de blocage d'un écartement in
termédiaire 24 - c d e verrou de blocage 25 - c d e pièce centrale du verrou 26 a, b c d e 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 31 a, b - pièce intermédiaire 32 a,b - ressort 33 a, b élément de limitation de course 34 a, b c d e f douille intermédiaire 35 a, b - patin de commande du verrou 36 a, b - axe d'oscillation du patin de com
mande du verrou 37 a, b c d e f protections fixes diverses 38 a, b - e protection tournante 39 a,b - d charbon 40 a, b - d support du charbon 41 a, b - d denture sur moyeu de la roue 42 - - d cylindre avec denture intérieure 43 a, b - f anneau de fixation du tirant 44 a, b - verrou secondaire 45 a, b - axe d'oscillation du verrou secon
daire 46 a, b - rail porteur 47 a, b - rail de guidage continu 48 a, b - élément de guidage discontinu 49 a, b - lames verticales élastiques du rail
de guidage discontinu 50 a, b - ressort des lames élastiques de gui
dage 51 a,
b - pièce métallique de référence du
détecteur 52 a, b - pièce métallique solidaire du verrou 53 a, b - premier détecteur de proximité 54 a, b - deuxième détecteur de proximité 55 a, b - premier convertisseur 56 a, b - deuxième convertisseur 57 a, b - élément d'adaptation 58 a, b - unité logique du type:
: et 59 a, b - dispositif d'information, signalisa
tion 60 a, b - rail de guidage de la caisse 61 a, b - rail de commande de la
manoeuvre du verrou 62 - - voie à petit écartement 63 - - voie à grand écartement 64 - - traverses supports 65 - - support des rails de commande du
verrou 66 a, b - ' console support du rail de guidage
de la caisse 67 a, b - articulation de liaison entre une
bielle 30 et la pièce intermédiaire
31 68 a, b - attache d'extrémité du verrou,
support de la pièce intermédiaire 31 69 a, b - extrémité de prolongement de la
barre centrale du verrou 70 a, b - butée axiale d'extrémité du verrou
24d 71 a, b - articulation de liaison du levier
genouillère 28 à la bielle de manceu-
vre 30 72 a,
b - tirant souple 73 a, b - butée d'appui.
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 dont une douille centrale 34c et les diverses bagues intérieures des roulements à rouleaux 6a et 6b, 10a et 10b. Disposées symétriquement par rapport à l'axe médian, deux bagues de positionne mznt axial 20 glissent sur la douille 34c et sur les bagues intérieures 1 la et 1 lb des roulements intérieurs 1 0a et 1 0b 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. Par ailleurs.
ce moyeu 4 porte deux roulements à rouleaux cylindriques aussi écartés l'un 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 et manchons 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. 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 46.
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 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 ménagés dans les bagues de positionnement axial 20a et 20b; pendant ces manceuvres qui se font sensiblement perpendiculairement par rapport à l'axe, le verrou 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, puis cylindriques 69. Le mécanisme de manoeuvre est situé aux deux extrémités de l'axe et monté entre lui et les extrémités 69 de la barre du verrou 24.
La fig. 5 montre plus en détail un mécanisme de manoeuvre du verrou 24. Un ressort 32 appuie, d'une part, à sa base contre le verrou 24, par l'intermédiaire de l'attache d'extrémité 68 du verrou et, d'autre part, contre la pièce intermédiaire 31 comportant une articulation 67 de liaison aux bielles de manoeuvre 30. Dans le cas de cette 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 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 sur le dessin le reliant rigidement au manchon d'attache 17 de l'arbre. Par ailleurs, un patin 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.
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 sur le 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.
Le ressort 32 prend appui contre la pièce intermédiaire 3t et pousse la face supérieure du verrou verticalement de haut en bas, ce qui a pour effet d'exercer une poussée correspondante tendant à enfoncer chaque dent 26 du verrou au fond du logement correspondant ménagé dans la douille de positionnement axial 20. Cette poussée peut être considérable et suffisante pour éviter tout risque de corrosion entre les deux surfaces en contact.
La fig. 2 représente quatre positions différentes occupées successivement par les pièces constituant le mécanisme du verrou lors d'une manoeuvre de dégagement.
respectivement d'engagement.
La disposition selon la fig. 2A est la même que sur la fig. 1; cependant, le rail 61a de commande de la manoeuvre du verrou est représenté entourant le patin de commande 35a. Cette position correspond donc au verrou engagé, sous tension normale, soit à la position qu'occupe le mécanisme lorsque l'essieu arrive sur le matériel de voie et commence la manoeuvre de changement d'écartement. Les deux rails 61a et 61b, du fait de l'avance de l'essieu, s'écartent et exercent une poussée sur les patins 35a et 35b tendant aussi à les écarter l'un de l'autre. Les leviers genouillères 28a et 28b sont soumis à des déplacements correspondants.
Comme leur longueur est nettement plus petite que celle des bielles 30, les - points supérieurs d'articulation 67 de celles-ci sont soumis à un mouvement vertical descendant, mouvement qui se répercute sur la pièce intermédiaire 31.
Il en résulte d'abord une augmentation de la compression du ressort 32.
La fig. 2B représente plus précisément la position occupée par lesdites pièces lorsque le ressort 32 est comprimé au maximum, position obtenue lorsque la droite reliant les articulations 71 et 67 de la bielle 30 passe par l'axe d'oscillation 29 du levier 25. Si le mouvement se poursuit, l'effort de compression diminue et la pièce intermédiaire 31 remonte, décomprimant le ressort.
A un moment donné, lorsqu'une certaine course est faite, la pièce intermédiaire 31 appuie contre l'élément 33 de limitation de la course possible entre les pièces intermédiaires 31 et le verrou 24.
La fig. 2C représente la position du verrou au moment où la pièce intermédiaire 31 entre en contact avec l'élément 33 de limitation de course. Alors l'effort du ressort ne se transmet plus à la bielle 30.
La poursuite du mouvement d'écartement des rails 61 provoque le mouvement d'élévation du verrou et par conséquent le déverrouillage de la position axiale, ce qui est le cas de la fig. 2D.
Pour provoquer le verrouillage, il suffit d'exécuter dans le sens inverse les manoeuvres qui viennent d'être décrites en rapprochant les patins 35a et 35b l'un de l'autre. Lorsque la position correspondant à la fig. 2B est atteinte, les ressorts 32a et 32b, du fait de la disposition des leviers et des bielles, ont tendance à provoquer la poursuite de la manoeuvre et à mettre le dispositif dans sa position normale, comme dessiné sur la fig. 2A.
Une fois la manoeuvre de dégagement du verrou exécutée, le changement d'écartement se fait automatiquement. En effet, comme chaque roulement à rouleaux cylindriques permet un déplacement axial d'une de ses bagues par rapport à l'autre, même sous charge, la roue 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 pour fixer la position des roues selon le nouvel écartement.
La fig. 3 représente une autre forme d'exécution de l'installation qui se distingue par le fait que les roulements à rouleaux cylindriques ont leurs couronnes de rouleaux fixes axialement par rapport à l'axe de l'essieu et non plus par rapport à la roue. La douille bague permettant le déplacement axial de la roue est celle qui correspond à la bague extérieure du roulement.
La fig. 4 représente une même exécution des roulements à rouleaux que la fig. 1. La disposition prévue dans cette construction permet de très grandes variations d'écartement allant, par exemple, de l'écartement métrique à la voie espagnole et, de plus, permet de circuler sur des voies normales et russes. Cependant, des précautions supplémentaires doivent être prises du fait qu'une trop petite différence de deux valeurs voisines d'écartement pourrait provoquer le chevauchement des trous de logement des dents du verrou. A cet effet, il suffit, par exemple, de provoquer un mouvement de déplacement hélicoïdal de la bague de positionnement axial 20. Il est ainsi possible d'éloigner suffisamment l'un de l'autre les trous correspondant à ces valeurs d'écartement proches l'une de l'autre.
Cette précaution permet de réaliser un essieu susceptible de rouler sur des voies d'écartement métrique 1000 mm, normal: 1435 mm.
russe: 1524 mm, et espagnol: 1668 mm.
La forme de la bielle 30 a été choisie en losange afin de ménager à l'intérieur une ouverture pouvant contenir le levier genouillère 28 qui se trouve ainsi protégé de l'extérieur, cette ouverture étant recouverte.
La butée- positionnant axialement le verrou et transmettant les efforts axiaux s'exerçant sur les roues et passant par la butée axiale 14, la bague de positionnement axial 20, la dent 26 et le verrou 24, peut être réalisée par l'attache d'extrémité 68 du verrou fixée à l'extrémité du verrou 24 et prenant appui axialement en 70 contre chaque extrémité de l'axe 5.
La fig. 6 montre une autre forme d'exécution des pièces transmettant ces efforts qui du verrou 24, vont par l'intermédiaire d'un tirant 72 à l'axe 5. Ce tirant est constitué. par exemple, par un fer plat attaché à l'une de ses extrémités au verrou 24 et à l'autre à l'anneau 43 de fixation du tirant, anneau rendu solidaire de l'axe 5.
Le tirant 72 permet, du fait de sa grande longueur, les mouvements d'engagement et de dégagement du verrou 24. I1 est évident que l'installation comprend deux tirants 72a et 72b, montés symétriquement.
La fig. 7 est une forme possible d'exécution d'un verrou du verrou. Pour réaliser ce double verrouillage. il suffit d'empêcher tout mouvement dans le sens de dégagement d'un organe quelconque du mécanisme de commande du verrou 24. L'exécution selon la fig. 7 correspond à celle de la fig. 5, le patin de commande 35 oscillant autour d'un axe 36 est porté par la bielle 30. Un verrou secondaire 44 oscille autour d'un axe 45 solidaire du manchon 17 d'attache de l'axe à la caisse.
La fig. 8 représente un détail des rails supports et de guidage axial de la roue lorsque l'essieu passe sur le matériel de changement d'écartement. Comme le verrou positionnant axialement les roues est alors retiré, il convient de fixer avec précision et sécurité la position axiale des roues. A cet effet, l'écartement des rails supports 46 est légèrement augmenté par rapport à la valeur normale.
Un rail supplémentaire 47 continu est disposé judicieusement entre les deux roues dans le cas de la figure. Un dispositif élastique applique d'une façon continue la roue contre le rail de guidage 47. Ce dispositif est constitué par un jeu d'éléments de guidage 48 portés par des lames élastiques 49. Un ressort 50 exerce une pression contre chacune des lames 49 et tend à la rapprocher du rail de guidage continu 47. Lorsque la roue passe sur elles.
celles-ci exercent une poussée sur la roue, I'appliquant contre le rail de guidage. Une autre forme d'exécution de ce dispositif peut être réalisée en plaçant le rail de guidage continu à l'extérieur des deux roues, le dispositif élastique 48, 49 et 50 étant à l'intérieur. L'installation comprend un nombre suffisant de lames 49 de manière qu'au moins une d'entre elles soit toujours en action.
quelle que soit la position occupée par la roue.
La fig. 9 représente schématiquement une forme d'exécution permettant le contrôle à distance soit au sol ou sur le véhicule de la position occupée par un verrou.
L'installation peut comprendre une pièce métallique 51 solidaire de l'essieu, une autre pièce 52 étant fixée à proximité, mais sur le verrou. La disposition de ces deux pièces doit être choisie de telle façon que celles-ci s'écar- tent l'une de l'autre lors du mouvement d'engagement du verrou ou inversement. La flèche F du dessin représente le sens d'avancement du véhicule qui, dans ce cas, correspond à la manoeuvre du verrou suggérée par le rectangle dessiné en traits mixtes.
Le dispositif est constitué par deux détecteurs de proximité 53 et 54 placés, par exemple, sur une station fixe au sol dans une position telle que les lames 51 et 52 passent à proximité d'eux, lorsque l'essieu passe sur le dispositif de changement de voie. II existe des détecteurs magnétiques alimentés par un circuit à haute fréquence dont l'impédance change lorsque l'on place une pièce métallique devant eux. Cette modification d'impédance se répercute dans les convertisseurs 55 et 56 et dans les unités d'adaptation 57.
L'installation comprend enfin une unité logique 58 du type et qui commande l'organe de signalisation 59 émettant un signal chaque fois qu'une paire de lames 51 et 52 passe devant le détecteur, ces lames étant distantes l'une de l'autre d'une grandeur déterminée correspondant à la distance séparant les détecteurs 53 et 54. En d'autres termes, le signal indique, suivant le cas, que le verrou est engagé, respectivement dégagé. Cette installation est susceptible de fonctionner aussi bien sur le sol que sur le véhicule.
Les fig. 10 et 1 1 sont deux vues schématiques de l'installation de changement de voie. Elles comprennent les rails supports de véhicule 46 et des dispositifs complémentaires 47 et 48 assurant le guidage précis des roues lorsque le verrou est retiré. Les rails 60 horizontaux sont placés à une hauteur correspondant à l'extrémité de l'essieu. Ils sont disposés très près d'eux, cependant sans les toucher. Leur rôle est d'éviter que l'essieu complet et la caisse ne se déplacent par rapport aux roues lorsque le verrou est retiré. Les rails 61 exécutent la manoeuvre de dégagement puis d'engagement du verrou.
A l'entrée et à la sortie du dispositif, ils sont proches l'un de l'autre, puis s'écartent et restent dans cette position pendant la manoeuvre.
Le fonctionnement de l'ensemble est le suivant: lorsque l'essieu dont on veut changer l'écartement arrive sur ce dispositif, par exemple en 62 sur le réseau à voie étroite, on assure tout d'abord le guidage d'extrémité de l'essieu par les rails 60. Les rails 61 de commande de la manoeuvre du verrou entrent en contact avec les patins correspondants pour provoquer leur écartement et, par conséquent, le déverrouillage. Une fois cette opération faite, l'écartement des rails 46 change et augmente pour atteindre la nouvelle valeur désirée. Cette nouvelle valeur obtenue, les rails 46 sont à nouveau parallèles.
Les rails de commande du verrou se rapprochent l'un de l'autre et provoquent la manoeuvre d'engagement du verrou. Celle-ci terminée, on supprime le guidage axial 60 de l'essieu et par conséquent, de la caisse.
II est à remarquer que la disposition comprenant un verrou intérieur 24 se prolongeant par deux cônes 27 et une barre 69 allant jusqu'aux deux extrémités de l'axe, a l'avantage de permettre le contrôle de la présence éventuelle d'une fissure dans le verrou en utilisant, par exemple, des techniques d'essais aux ultra-sons. A cet effet, il suffit d'appliquer un émetteur récepteur à l'une des extrémités et d'analyser les ondes reçues en retour à l'aide d'un oscilloscope. Ce type d'essai permet de mettre en évidence toute transformation de la structure du verrou due, par exemple, à l'apparition d'une fissure.
Les diverses formes d'exécution du mécanisme de la manoeuvre d'engagement et de dégagement du verrou se caractérisent par le fait que l'action exercée par le rail sur la position du verrou 24 est directe.
En effet, bien que le mécanisme comprenne un élément à ressort situé dans la chaîne des appareils reliant le patin 35 au verrou 24, la course de ce ressort est limitée dans les deux sens, d'une part par son écrasement conplet, d'autre part par la présence de l'élément 33. Il en résulte que l'action du patin est directe, aussi bien dans le sens d'une manoeuvre d'engagement que de dégagement du verrou.
Les fig. 1 et 4 représentent les bagues intérieures 7 et 11 des roulements à rouleaux 6 et 10, comme si elles étaient constituées par une seule pièce. I1 est évident que ces bagues peuvent être, suivant le cas, exécutées en une seule ou en plusieurs pièces séparées ou non par des douilles intermédiaires.
La fig. 3 représente, en outre, à gauche et à droite, deux variantes légèrement différentes l'une de l'autre. En effet, le roulement 6ad qui, du fait de sa position, supporte une part très importante du poids du véhicule, est plus gros que le roulement 1 0ad qui est nettement moins chargé. Par ailleurs, les deux roulements 6bd et I Obd de la roue de droite sont de mêmes dimensions.
La bague intérieure 15 des roulements à billes 14 des fig. 3 et 4 est, comme indiqué par les hachures, constituée par deux demi-bagues. Cette construction particuliere de roulements à billes leur donne une plus grande résistance aux poussées axiales, sous condition toutefois de ne pas les soumettre à une charge radiale ce qui est le cas ici.
La bague de positionnement axial 20 est, selon la forme d'exécution de la fig. 4, en deux parties principales 20ae et 20af comprenant chacune au moins un trou 21ae et 22ae et, éventuellement, 23af de blocage d'un écartement. Cette disposition découle de la très grande variation possible de l'écartement obligeant à disposer le roulement de butée axial 14 entre deux de ces trous de blocage.
Chacune des différentes formes d'exécution représentées assure le positionnement axial de la roue 1 du véhicule par l'intermédiaire d'une bague de positionnemnet axial 20 qui est immobile sur l'axe, sauf bien entendu en dehors des instants où une opération de changement d'écartement est en cours. Alors cette bague se déplace sur l'axe, le mouvement étant commandé par celui de la roue. I1 est évident qu'il est nécessaire de guider cette bague de telle manière que les trous de blocage 21 ou 22 ou 23 se présentent devant les dents 26 du verrou. Ce guidage est assuré par des éléments non représentés sur les dessins, constitués, par exemple, par une rainure ménagée dans la bague 20 et un téton fixé sur l'axe et pénétrant dans ladite rainure dont le tracé peut être rectiligne, cas des fig. 1 et 3. ou hélicoïdal.
fig. 4.
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 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.
Les fig. 1 et 3 mentionnent la possibilité d'ajouter des charbons 39 portés par des éléments fixes 40 et frottant contre le moyeu de la roue. Les charbons 39a et 39b des roues gauches et d'un essieu sont reliés électriquement les uns aux autres, afin d'assurer le court-circuitage électrique des deux roues. Cette précaution est nécessaire notamment pour permettre le fonctionnement normal des dispositifs de signalisation automatique utilisés dans les gares modernes.
Railway installation
The present invention relates to a railway installation comprising a set of wheels with variable gauge for vehicles running on rails. Numerous embodiments of such axles are known comprising either wheels fixed on the axle or wheels rotating freely with respect to it. The axial position of the wheels is in each case reliably determined by mechanical elements constituting an axial locking.
More specifically, the present invention relates to a railway installation comprising, on the one hand, rolling stock on wheels movable axially with respect to their non-rotating axis attached in the vicinity of its ends to the body of the vehicle or to its chassis, respectively to the chassis of a bogie, this axis being hollow and carrying between its points of attachment to the vehicle the wheels rotating by means of cylindrical roller bearings, the axial position of each wheel being determined by that of an axial stop carried by an axial positioning ring that can be moved axially, but the position of which is normally determined by a locking bolt common to the two wheels of the same axle, the bolt constituting a rigid assembly that can be moved substantially perpendicularly with respect to the axis,
an axial guide element being arranged between the axis and the lock limiting their axial play to what is strictly necessary while allowing the engagement and disengagement movements of the lock, the assembly being arranged such that the wheel spacing is variable allowing the vehicle to travel on tracks whose
The spacing is different, on the other hand, the track material making it possible to change the spacing of the wheels when the axle passes over it, the installation comprising a mechanical device for controlling the engagement movements and release of the lock, at least one element of this assembly coming into contact with at least one member of the track material during a gauge change operation, characterized in that the lock comprises at least one part disposed at the interior of the axis constituted by a bar.
The appended drawings represent, schematically and by way of example, several variant embodiments of the installation according to the invention.
In these drawings, the parts which correspond from one figure to another bear the same reference numbers.
This number can be assigned a first index a), respectively b), depending on whether it designates an existing member symmetrically to the left respectively to the right of the installation. This figure can be assigned a second index c), d), etc., when the member represented relates to another embodiment of the same functional member. Therefore, certain organs are identified by a number, possibly by a first letter a or b and possibly a second letter c), d) or e), etc.
Fig. 1 shows a view in a vertical plane with a partial section of an embodiment of the axle according to the invention where the axial positioning ring is arranged outside the two cylindrical roller bearings of a wheel.
Fig. 2 schematically shows four different positions successively occupied by the lock control mechanism during a release maneuver, respectively engagement of the lock. The embodiment corresponds to that of FIG. 1.
Fig. 2 is partial; it is limited, in general terms, to the control mechanism of the lock, to the axle of the axle, to the intermediate sleeve and to the axial positioning ring.
More precisely, FIG. 2 shows the position of the operating mechanism when the lock is:
fig. 2A, engaged and in normal position,
fig. 2B, engaged, the connecting rods being at maximum tension,
fig. 2C, engaged, the connecting rods being at zero voltage,
fig. 2D, clear.
Fig. 3 is a partial vertical section of the axle.
The cylindrical rolling rings of the roller bearings are in this case fixed, axially relative to the axis of the axle.
Fig. 4 shows a partial section through a vertical plane of an axle which is able to travel on four tracks of different gauge, for example on gauge tracks metric 1000 mm, normal: 1435 mm, Russian: 1524 mm, and Spanish: 1668 mm.
Fig. 5 shows, seen on a larger scale, the control mechanism of the internal lock, arranged at the ends of the axis.
Fig. 6 shows a flexible tie rod for axial positioning of the lock.
Fig. 7 is a schematic sketch of a lock of the lock.
Fig. 8 shows on a larger scale a detail of the gauge change track material, namely the support rail and a complementary device making it possible to ensure the precise axial guidance of the wheels.
Fig. 9 shows a device making it possible to remotely control the position occupied by a lock, namely the lock engaged, respectively released.
Fig. 10 is a schematic sectional view of the track material.
Fig. January 1 is a plan view of the track material showing the route of the various support rails, for guiding the axle and for controlling the locking mechanism.
The various embodiments shown on the sketches include the following main parts:
1 a, b c d e the wheel
2 a, b - tread
3 a, b c d e rim
4 a, b c d e hub
5 - - axle axis
6 a, b c d e outer bearing
7 a, b c d e inner ring of bearing 6
8 a, b c d e crown of cylindrical rollers
bearing 6
9 a, b c d e outer ring of bearing 6 10 a, b c d e inner bearing 11 a, b c d e inner ring of bearing 10 12 a, b c d e ring of cylindrical rollers
bearing 10 13 a, b c d e outer ring of bearing 10 14 a,
b - axial thrust ball bearing 15 a, b - inner ring of the bearing 14 16 a, b - outer ring of the bearing 14 17 a, b - coupling sleeve from the axle to the
body 18 a, b - tightening nut 19 a, b - threaded shaft sleeve 20 a, b c d e f axial positioning ring 21 a, b c d e large gap locking hole
ment 22 a, b c d e small gauge blocking hole 23 a, b - f g one gauge blocking hole in
intermediate 24 - c d e locking latch 25 - c d e central part of the latch 26 a, b c d e tooth of the latch 27 a, b - extension cone of the bar
central lock 28 a, b - toggle lever 29 a, b - lever oscillation axis
knee brace 30 a,
b - operating rod 31 a, b - intermediate piece 32 a, b - spring 33 a, b stroke limitation element 34 a, bcdef intermediate sleeve 35 a, b - lock control pad 36 a, b - axis d oscillation of the com
latch control 37 a, bcdef various fixed protections 38 a, b - e rotating protection 39 a, b - d carbon 40 a, b - d carbon support 41 a, b - d teeth on the wheel hub 42 - - d cylinder with internal toothing 43 a, b - f tie rod fixing ring 44 a, b - secondary lock 45 a, b - axis of oscillation of the secondary lock
daire 46 a, b - carrier rail 47 a, b - continuous guide rail 48 a, b - discontinuous guide element 49 a, b - elastic vertical slats of the rail
discontinuous guide 50 a, b - spring of the elastic guide leaves
age 51 a,
b - reference metal part of the
detector 52 a, b - metal part integral with the lock 53 a, b - first proximity detector 54 a, b - second proximity detector 55 a, b - first converter 56 a, b - second converter 57 a, b - element d 'adaptation 58 a, b - logical unit of the type:
: and 59 a, b - information device, signaling
tion 60 a, b - body guide rail 61 a, b - body control rail
operating the lock 62 - - narrow gauge track 63 - - wide gauge track 64 - - crossbars 65 - - support for the control rails of the
latch 66 a, b - 'guide rail support console
of the body 67 a, b - connecting joint between a
connecting rod 30 and the intermediate piece
31 68 a, b - end clip of the lock,
support of the intermediate piece 31 69 a, b - extension end of the
central bar of the lock 70 a, b - axial end stop of the lock
24d 71 a, b - lever link joint
kneepad 28 to the manceu- rod
vre 30 72 a,
b - flexible tie rod 73 a, b - support stop.
The axle according to fig. 1 consists of a pin 5 ending in a threaded sleeve at both ends 19. This pin carries, centered on it and placed end to end, various intermediate bushings including a central bush 34c and the various inner rings of the roller bearings 6a and 6b, 10a and 10b. Arranged symmetrically with respect to the median axis, two axial mznt positioning rings 20 slide on the sleeve 34c and on the inner rings 1 la and 1 lb of the inner bearings 1 0a and 1 0b during a gauge change maneuver .
Each ring 20 carries a ball bearing 14 constituting an axial stop and comprising an inner ring 15 which is fixed to said ring 20 and an outer ring 16 fixed to the hub 4 of the wheel 1. Furthermore.
this hub 4 carries two cylindrical roller bearings as far apart as possible, items 6 and 10.
At both ends of the axis 5, a sleeve 17 is mounted on it and locked by means of a nut 18 screwed onto the sleeve 19. This nut makes it possible to tighten and cause compression of the various bushes and sleeves stacked end to end on the axis, which increases the flexural strength of the assembly formed by the axis and the bushes.
The position of the wheel is determined radially by the two roller bearings 6 and 10 and axially by the axial stop 14. The wheel further comprises a web terminating in a rim 3 on which the tread 2 itself is fixed, which is in contact with the rail 46.
The installation further comprises a locking latch 24 consisting of a central part 25 carrying two teeth 26a and 26b each penetrating into a corresponding orifice made in each axial positioning ring 20a and 20b to determine its position.
The locking, respectively the unlocking of the wheels 1, is obtained by a movement of the engaging latch 24, respectively disengaging its teeth 26a and 26b in their housings formed in the axial positioning rings 20a and 20b; during these maneuvers which take place substantially perpendicular to the axis, the lock remains guided axially by various means.
The central bar 25 constituting with its teeth 26 the latch 24, extends to the ends of the axis by conical elements 27, then cylindrical 69. The operating mechanism is located at both ends of the axis and mounted between it. and the ends 69 of the latch bar 24.
Fig. 5 shows in more detail a mechanism for operating the lock 24. A spring 32 bears, on the one hand, at its base against the lock 24, by means of the end clip 68 of the lock and, on the other hand. hand, against the intermediate piece 31 comprising an articulation 67 for connection to the operating rods 30. In the case of this figure, the control mechanism of the lock comprises a total of four rods 30 located two on the left, two on the right, in front and behind the axis of the axle 5. The other end of each of the two connecting rods 30 located on the same left or right side of the median axis is attached to a lever 28 by means of a link joint 71 corresponding.
This lever is articulated around an oscillation axis 29 integral with the axis 5 of the axle via a part not shown in the drawing rigidly connecting it to the attachment sleeve 17 of the shaft. Furthermore, a lock control pad is arranged between these two connecting rods 30 and carried by them via a hinge 36.
It is possible to connect rigidly, for example by welded ribs, the two connecting rods 30a, respectively 30b, located on the same side of the axle, but in front and behind, to form a single connecting rod 30a, respectively 30b, surrounding the end of the axle.
The operation is as follows: during periods of normal circulation, a support stop 73 pressing on the pad 35 prevents the toggle lever 28a from rotating in the direction opposite to that of the needles of a clock and vice versa for the toggle lever 28b , therefore to move beyond the position shown in the drawing. In addition, since the axis of the connecting rod 30a, ie the line connecting the two axes of oscillation 67a and 71a, passes to the right of the axis of oscillation 29a of the corresponding lever 28a, this position is stable. It is the same, but symmetrically, for the pieces on the right.
The spring 32 bears against the intermediate piece 3t and pushes the upper face of the lock vertically from top to bottom, which has the effect of exerting a corresponding thrust tending to push each tooth 26 of the lock to the bottom of the corresponding housing provided in the axial positioning sleeve 20. This thrust can be considerable and sufficient to avoid any risk of corrosion between the two surfaces in contact.
Fig. 2 shows four different positions occupied successively by the parts constituting the lock mechanism during a release maneuver.
respectively commitment.
The arrangement according to FIG. 2A is the same as in fig. 1; however, the lock actuation control rail 61a is shown surrounding the control pad 35a. This position therefore corresponds to the lock engaged, under normal tension, or to the position occupied by the mechanism when the axle arrives on the track material and begins the gauge change maneuver. The two rails 61a and 61b, due to the advance of the axle, move apart and exert a thrust on the pads 35a and 35b also tending to move them away from one another. The knee pads 28a and 28b are subjected to corresponding movements.
As their length is distinctly smaller than that of the connecting rods 30, the upper articulation points 67 thereof are subjected to a downward vertical movement, a movement which is reflected on the intermediate part 31.
This first results in an increase in the compression of the spring 32.
Fig. 2B represents more precisely the position occupied by said parts when the spring 32 is compressed to the maximum, position obtained when the straight line connecting the joints 71 and 67 of the connecting rod 30 passes through the axis of oscillation 29 of the lever 25. If the movement continues, the compressive force decreases and the intermediate part 31 rises, decompressing the spring.
At a given moment, when a certain stroke is made, the intermediate piece 31 presses against the element 33 for limiting the possible stroke between the intermediate pieces 31 and the latch 24.
Fig. 2C represents the position of the latch when the intermediate piece 31 comes into contact with the element 33 for limiting the stroke. Then the force of the spring is no longer transmitted to the connecting rod 30.
The continuation of the spacing movement of the rails 61 causes the upward movement of the lock and consequently the unlocking of the axial position, which is the case in FIG. 2D.
To cause the locking, it suffices to perform in the opposite direction the maneuvers which have just been described by bringing the pads 35a and 35b together. When the position corresponding to FIG. 2B is reached, the springs 32a and 32b, due to the arrangement of the levers and the connecting rods, tend to cause the maneuver to continue and to put the device in its normal position, as drawn in FIG. 2A.
Once the lock release maneuver has been executed, the gauge change takes place automatically. Indeed, as each cylindrical roller bearing allows axial displacement of one of its rings relative to the other, even under load, the wheel automatically moves axially while rolling on the lane changing device. Once the new spacing has been obtained, it suffices to stop the movement and cause the re-engagement movement of the lock to fix the position of the wheels according to the new spacing.
Fig. 3 shows another embodiment of the installation which is distinguished by the fact that cylindrical roller bearings have their roller rings fixed axially with respect to the axis of the axle and no longer with respect to the wheel. The ring sleeve allowing the axial displacement of the wheel is that which corresponds to the outer ring of the bearing.
Fig. 4 shows the same embodiment of the roller bearings as in FIG. 1. The arrangement provided for in this construction allows very large variations in gauge ranging, for example, from the metric gauge to the Spanish track and, moreover, makes it possible to circulate on normal and Russian tracks. However, extra care must be taken because too small a difference of two neighboring spacing values could cause the latch tooth housing holes to overlap. For this purpose, it suffices, for example, to cause a movement of helical displacement of the axial positioning ring 20. It is thus possible to move sufficiently far from each other the holes corresponding to these close spacing values. one from the other.
This precaution makes it possible to create an axle capable of running on metric tracks 1000 mm, normal: 1435 mm.
Russian: 1524 mm, and Spanish: 1668 mm.
The shape of the connecting rod 30 has been chosen as a diamond in order to provide an opening inside which can contain the toggle lever 28 which is thus protected from the outside, this opening being covered.
The stopper - axially positioning the lock and transmitting the axial forces exerted on the wheels and passing through the axial stop 14, the axial positioning ring 20, the tooth 26 and the latch 24, can be achieved by the fastener of end 68 of the lock fixed to the end of the lock 24 and bearing axially at 70 against each end of the pin 5.
Fig. 6 shows another embodiment of the parts transmitting these forces which, from the latch 24, go via a tie rod 72 to the axis 5. This tie rod is formed. for example, by a flat iron attached at one of its ends to the latch 24 and to the other to the tie rod fixing ring 43, ring made integral with the pin 5.
The tie rod 72 allows, because of its great length, the engagement and disengagement movements of the lock 24. I1 is obvious that the installation comprises two tie rods 72a and 72b, mounted symmetrically.
Fig. 7 is a possible embodiment of a lock of the lock. To achieve this double locking. it suffices to prevent any movement in the direction of disengagement of any member of the control mechanism of the lock 24. The execution according to FIG. 7 corresponds to that of FIG. 5, the control shoe 35 oscillating about an axis 36 is carried by the connecting rod 30. A secondary lock 44 oscillates about an axis 45 integral with the sleeve 17 for attaching the axis to the body.
Fig. 8 shows a detail of the support and axial guide rails of the wheel when the axle passes over the gauge change equipment. As the lock axially positioning the wheels is then removed, it is necessary to fix the axial position of the wheels precisely and securely. To this end, the spacing of the support rails 46 is slightly increased compared to the normal value.
An additional continuous rail 47 is judiciously placed between the two wheels in the case of the figure. An elastic device continuously applies the wheel against the guide rail 47. This device consists of a set of guide elements 48 carried by elastic blades 49. A spring 50 exerts pressure against each of the blades 49 and tends to bring it closer to the continuous guide rail 47. When the wheel passes over them.
these exert a thrust on the wheel, applying it against the guide rail. Another embodiment of this device can be achieved by placing the continuous guide rail on the outside of the two wheels, the elastic device 48, 49 and 50 being inside. The installation comprises a sufficient number of blades 49 so that at least one of them is always in action.
regardless of the position occupied by the wheel.
Fig. 9 schematically shows an embodiment allowing remote control either on the ground or on the vehicle of the position occupied by a lock.
The installation may include a metal part 51 integral with the axle, another part 52 being fixed nearby, but on the lock. The arrangement of these two parts must be chosen in such a way that they move away from each other during the engagement movement of the lock or vice versa. The arrow F in the drawing represents the direction of travel of the vehicle which, in this case, corresponds to the operation of the lock suggested by the rectangle drawn in phantom lines.
The device consists of two proximity detectors 53 and 54 placed, for example, on a fixed station on the ground in a position such that the blades 51 and 52 pass close to them, when the axle passes over the change device. of track. There are magnetic detectors supplied by a high frequency circuit whose impedance changes when a metal part is placed in front of them. This change in impedance is reflected in the converters 55 and 56 and in the adaptation units 57.
The installation finally comprises a logic unit 58 of the type and which controls the signaling member 59 emitting a signal each time a pair of blades 51 and 52 passes in front of the detector, these blades being distant from each other. of a determined magnitude corresponding to the distance separating the detectors 53 and 54. In other words, the signal indicates, as the case may be, that the lock is engaged, respectively released. This installation is capable of operating both on the ground and on the vehicle.
Figs. 10 and 11 are two schematic views of the lane change installation. They include the vehicle support rails 46 and additional devices 47 and 48 ensuring precise guidance of the wheels when the lock is removed. The horizontal rails 60 are placed at a height corresponding to the end of the axle. They are arranged very close to them, however without touching them. Their role is to prevent the complete axle and the body from moving relative to the wheels when the lock is removed. The rails 61 perform the maneuver of disengaging and then engaging the lock.
On entering and leaving the device, they are close to each other, then move apart and remain in this position during the maneuver.
The operation of the assembly is as follows: when the axle whose gauge is to be changed arrives on this device, for example at 62 on the narrow-gauge network, first of all the end guidance of the 'axle by the rails 60. The control rails 61 of the lock operation come into contact with the corresponding pads to cause their separation and, consequently, the unlocking. Once this operation is done, the gauge of the rails 46 changes and increases to reach the new desired value. This new value obtained, the rails 46 are again parallel.
The latch control rails move closer to each other and cause the latch engagement maneuver. This completed, the axial guide 60 of the axle and therefore of the body is removed.
It should be noted that the arrangement comprising an internal lock 24 extending by two cones 27 and a bar 69 extending to the two ends of the axis, has the advantage of allowing the control of the possible presence of a crack in the lock using, for example, ultrasonic testing techniques. To this end, it suffices to apply a transceiver to one of the ends and to analyze the waves received in return using an oscilloscope. This type of test makes it possible to demonstrate any transformation of the structure of the lock due, for example, to the appearance of a crack.
The various embodiments of the mechanism for engaging and disengaging the lock are characterized by the fact that the action exerted by the rail on the position of the lock 24 is direct.
Indeed, although the mechanism comprises a spring element located in the chain of devices connecting the pad 35 to the latch 24, the stroke of this spring is limited in both directions, on the one hand by its complete crushing, on the other hand. starts by the presence of the element 33. It follows that the action of the pad is direct, both in the direction of an engagement maneuver and release of the lock.
Figs. 1 and 4 show the inner rings 7 and 11 of the roller bearings 6 and 10, as if they were made from a single piece. It is obvious that these rings can be, as the case may be, made in one or in several parts separated or not by intermediate sleeves.
Fig. 3 also shows, on the left and on the right, two variants which are slightly different from each other. Indeed, the 6ad bearing which, because of its position, supports a very large part of the weight of the vehicle, is larger than the 1 0ad bearing which is significantly less loaded. Furthermore, the two bearings 6bd and I Obd on the right wheel are of the same dimensions.
The inner ring 15 of the ball bearings 14 of fig. 3 and 4 is, as indicated by the hatching, formed by two half-rings. This particular construction of ball bearings gives them greater resistance to axial thrusts, provided however that they are not subjected to a radial load, which is the case here.
The axial positioning ring 20 is, according to the embodiment of FIG. 4, in two main parts 20ae and 20af each comprising at least one hole 21ae and 22ae and, optionally, 23af for blocking a spacing. This arrangement results from the very large variation possible in the spacing requiring the axial thrust bearing 14 to be placed between two of these locking holes.
Each of the different embodiments shown ensures the axial positioning of the wheel 1 of the vehicle by means of an axial positioning ring 20 which is stationary on the axis, except of course outside the times when a change operation separation is in progress. Then this ring moves on the axis, the movement being controlled by that of the wheel. It is obvious that it is necessary to guide this ring in such a way that the locking holes 21 or 22 or 23 appear in front of the teeth 26 of the lock. This guidance is provided by elements not shown in the drawings, consisting, for example, of a groove formed in the ring 20 and a stud fixed on the axis and penetrating into said groove, the outline of which may be rectilinear, in the case of FIGS. 1 and 3. or helical.
fig. 4.
The installation also comprises the usual devices necessary for the good conservation of the parts, that is, for example, the various seals making it possible to isolate the inside of the wheel from the ambient air which can cause the oxidation of certain parts. Furthermore, it is necessary to provide lubricators to ensure good lubrication of the parts and other elements for the evacuation of any excess grease.
Figs. 1 and 3 mention the possibility of adding brushes 39 carried by fixed elements 40 and rubbing against the hub of the wheel. The coals 39a and 39b of the left wheels and of an axle are electrically connected to each other, in order to ensure the electrical short-circuiting of the two wheels. This precaution is necessary in particular to allow the normal operation of the automatic signaling devices used in modern stations.