Installation ferroviaire
La présente invention concerne une installation ferroviaire, notamment 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 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 portant une bague de positionnement axial déplaçable axialement, mais dont la position est normalement déterminée par un verrou de blocage disposé à l'extérieur de l'axe,
verrou commun aux deux roues d'un même essieu et constitué principalement par une pièce rigide déplaçable sensiblement perpendiculairement par rapport à l'axe et comprenant à chaque extrémité un redan coopérant avec une rainure ménagée dans la bague de positionnement axial de chaque roue, 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, du 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, caractérisée en ce que le dispositif mécanique comprend au moins un ressort appuyant, lorsque l'essieu circule normalement, c'està-dire ailleurs que sur le matériel de voie réalisant le changement d'écartement des roues, par l'intermédiaire d'une barre, une surface active portée par ladite barre contre une surface d'action correspondante du verrou,
pressant ce dernier dans sa position d'engagement où ses redans sont enfoncés dans la rainure de chaque bague de positionnement axial de chaque roue.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation selon l'invention. Au dessin, les organes qui se correspondent d'une figure à l'autre portent le même chiffrerepère. Ce chiffre peut être affecté d'un premier indice a , respectivement b > , suivant qu'il désigne un organe existant symétriquement à gauche et à droite de l'installation.
La fig. 1 est une vue en élévation, partiellement en coupe, représentant un essieu muni d'un verrou placé à l'extérieur de l'axe de l'essieu.
La fig. 2 est une vue partielle à plus grande échelle, représentant le mécanisme de commande du verrou.
La fig. 3 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. Plus précisément, la fig. 3 montre les positions du mécanisme de commande lorsque le verrou est:
fig. 3A, engagé et en position normale,
fig. 3B, engagé, les barres étant en tension maximum,
fig. 3C, engagé, les barres étant en tension nulle,
fig. 3D, dégagé.
La fig. 4 est un croquis schématique d'un verrou secondaire.
La fig. 5 représente à plus grande échelle, en coupe transversale, 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. 6 représente schématiquement un dispositif permettant de contrôler à distance la position occupée par un verrou, à savoir: verrou engagé, respectivement dégagé.
La fig. 7 est une vue schématique en coupe transversale du matériel de voie où se fait le changement d'écartement.
La fig. 8 est une vue en plan de ce matériel montrant le tracé des divers rails supports, de guidage de l'essieu et de commande du mécanisme de verrouillage.
Les fig. 1, 2, 3, 4 représentent entre autres le mécanisme de commande du verrou. Dans la forme d'exécution représentée au dessin, ce mécanisme est doublement symétrique en ce sens qu'il existe, d'une part, à gauche et à droite de l'axe longitudinal du véhicule et, d'autre part, devant et derrière l'essieu. Il en résulte que les éléments situés devant l'essieu sont exactement superposés à ceux correspondants situés derrière. Ainsi, à ces figures, les éléments portant les repères: 23, 31, 33, 35, 37, 39, 41, 43, 67, 69 sont confondus avec les éléments repères: 24, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 68, 70, respectivement 72, 75, 77, 97, 81, 83, sont confondus avec les éléments repères: 73, 76, 78, 80, 82, 84.
Les diverses formes d'exécution représentées sur les croquis comprennent les pièces principales suivantes:
1 a b la roue
2 a b bande de roulement
3 a b jante
4 a b moyeu
5 axe de l'essieu
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 gorge petit écartement 22 a b gorge grand écartement 23 a b barre avant AV 24 a b
barre arrière AR 25 a b traverse de liaison av/arrière 26 a b redan du verrou 27 a b roulement 28 a b axe support du roulement 29 30 31 a b levier porteur de la barre 23 AV 32 a b levier porteur de la barre 24 AR 33 a b articulation de la barre 23 sur le levier 31 34 a b articulation de la barre 24 sur le levier 32 35 a b articulation d'attache du ressort AV 36 a b articulation d'attache du ressort AR 37 dispositif ressort AV 38 dispositif ressort AR 39 a b articulation du levier 31 AV 40 a b articulation du levier 32 AR 41 a b surface active portée par la barre 23 AV 42 a b surface active portée par la barre 24 AR 43 a b axe de commande AV 44 a b axe de commande AR 45 verrou de blocage 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 guidage
51 pièce métallique de référence du détecteur 52 pièce métallique solidaire du verrou 53 premier détecteur de proximité 54 2e détecteur de proximité 55 premier convertisseur 56 2e convertisseur 57 élément d'adaptation 58 unité logique du type et 59 dispositif d'information, signalisation 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 surface d'action AV d'engagement du verrou 68 a b surface d'action AR d'engagement du verrou 69 a b surface d'action AV de dégagement du verrou 70 a b surface d'action AR de dégagement du verrou 71 verrou secondaire (VS) 72 barre centrale AV du VS 73 barre centrale AR du VS 74 profilé de commande liant les
montants 75 et
76 75 montant AV du VS 76 montant AR du VS 77 crochet AV du VS 78 crochet AR du VS 79 ressort d'engagement AV du VS 80 ressort d'engagement AR du VS 81 oreille d'accrochage AV du VS 82 oreille d'accrochage AR du VS 83 a b guidage AV du VS 84 a b guidage AR du VS 85 a b butée montée sur la barre 23 AV 86 a b butée montée sur la barre 24 AR 87 a b élément de liaison des montants 75 et 76 88 a b rail de commande du verrou secondaire 89 rainure de guidage du verrou 90 plaque fixe de guidage du verrou 91 a b pièce antifriction 92 a b creux ménagé dans la surface 67 AV 93 a b creux ménagé dans la surface 68 AR.
L'essieu représenté à la fig. 1 comprend un axe 5 se terminant par un manchon fileté aux deux extrémités 19. Cet axe porte, centrée sur lui, une douille intermédiaire. A cette figure, cette douille est confondue avec les bagues intérieures des roulements 6 et 10. Il est évident que d'autres exécutions sont possibles dans lesquelles ces douilles et bagues sont distinctes. De même, on a représenté à cette figure des roulements à rouleaux dont les couronnes de rouleaux 8 et 12 sont fixées axialement sur la roue par l'intermédiaire des bagues extérieures 9 et 13, les bagues intérieures 7 et 11 étant longues. Il est possible de réaliser l'invention en utilisant une autre disposition de ces roulements, selon laquelle la bague longue est la bague extérieure, les couronnes de rouleaux étant fixes axialement sur l'axe 5.
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. Chaque bague 20 porte un roulement à billes 14 constituant une butée axiale et comprenant une bague intérieure 15 fixée sur ladite bague 20 et une bague extérieure 16 fixée au moyeu 4 de la roue 1.
Deux roulements à rouleaux cylindriques 6 et 10, aussi écartés l'un de l'autre que possible, assurent la bonne rotation de chaque roue.
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 filetage 19. Le manchon 17 constitue la pièce de liaison permettant d'attacher, par l'intermédiaire d'une suspension élastique, l'extrémité de l'essieu à la caisse du véhicule, respectivement au châssis du bogie. En outre, l'écrou 18 confère à l'ensemble une possibilité de serrage donnant 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 un verrou de blocage 45 constitué par une pièce dont la forme générale est semblable à celle d'un demi-cylindre. Cette pièce comprend deux redans qui pénètrent dans deux gorges 21a et 21b, respectivement 22a et 22b, suivant la valeur de l'écartement des roues, gorges ménagées dans chaque bague de positionnement axial 20 pour en déterminer la position.
Le verrou 45 comprend en outre, situé dans son axe de symétrie, une rainure 89 coulissant autour d'une plaque de guidage 90 fixée rigidement à l'essieu. Des éléments exécutés en un matériel ayant de bonnes qualités antifriction 91a et 91b peuvent être disposés dans la rainure de guidage de manière à améliorer le mouvement relatif se produisant entre ces deux pièces lors d'une manoeuvre du verrou.
Dans sa position bloquée, le verrou est poussé vers le haut, les redans 26a, 26b étant enfoncés dans les rainures 21a, 21b, respectivement 22a, 22b, suivant la valeur de l'écartement des roues et détermine la position de celles-ci. Le blocage dans cette position est assuré par deux dispositifs ressorts 37, 38 agissant sur quatre leviers 31a, 31b et 32a, 32b oscillant autour d'un axe de rotation 39a, 39b et 40a, 40b fixe par rapport à l'essieu 5, leur donnant une tendance à tourner dans un sens d'élévation des leviers 31a, 31b et 32a, 32b, par conséquent des articulations 33a, 33b et 34a, 34b qu'ils portent.
L'effort en résultant est transmis par les barres 23a, 23b et 24a, 24b aux surfaces actives 41a, 41b et 42a, 42b. Ces surfaces appuient contre une surface d'action 67a, 67b et 68a, 68b, solidaire du verrou 45, enfonçant les redans 26a, 26b dans une des rainures des douilles 20a, 20b, de positionnement axial.
Les surfaces d'action 67a, 67b et 68a, 68b peuvent être obtenues par une opération de fraisage d'une rainure dans le verrou proprement dit. La forme de ces rainures peut être choisie judicieusement de telle façon que, premièrement, elle facilite les opérations d'engagement du verrou, que, ensuite, elle présente un creux 92a, 92b et 93a, 93b donnant à l'ensemble du mécanisme une position stable, correspondant à la position normale, c'est-à-dire verrou engagé, et que, enfin, les autres côtés des rainures fraisées, constitués par les surfaces 69a, 69b et 70a, 70b, puissent être utilisés pour provoquer le dégagement du verrou après suppression de l'effort agissant en sens contraire, effort exercé par les dispositifs ressorts 37, 38.
Les barres 23a, 23b et 24a, 24b se prolongent vers le bas et portent des traverses de liaison 25a reliant la barre 23a avant à la barre 24 arrière, une traverse 25b reliant les barres 23b et 24b. Chaque traverse 25a et 25b porte en son milieu une autre surface d'action 27a, 27b, surface contre laquelle appuie un rail 61a, 61b commandant les mouvements d'engagement et de dégagement du verrou. Cette surface 27a, 27b peut être réalisée comme représenté au dessin sous forme d'une roue portée par un roulement à billes tournant autour d'un axe 28a, 28b solidaire de la traverse 25a et 25b.
Il est clair que d'autres formes d'exécution sont aussi possibles, on pourrait notamment remplacer la roue 27 par un patin glissant, ou encore disposer deux surfaces d'action par côté de l'essieu, placées l'une devant l'au- tre, se trouvant dans le prolongement de la barre 23, respectivement 24.
Pour provoquer la manoeuvre du verrou, il suffit d'agir, par l'intermédiaire des rails de manoeuvre 61a, 61b, horizontalement et symétriquement sur les roulements 27a, 27b de manière à les rapprocher l'un de l'autre. Dans une première phase, du fait de la forme des surfaces 67a, 67b et 68a, 68b, ce déplacement provoque une augmentation de l'effort vertical exercé par les barres 23a, 23b et 24a, 24b. Lorsque le bord du creux est dépassé, l'effort exercé par ces barres diminue, puis s'annule brusquement. En effet, comme le montrent les fig. 2 et 3, les dispositifs ressorts 37 et 38 contiennent un ressort coulissant dans un cylindre et appuyant contre un piston. Cette construction limite la possibilité de détente du ressort, limite choisie judicieusement pour annuler dans la position voulue l'effet du ressort.
En fin de course, les surfaces actives 41a, 41b et 42a, 42b appuient contre les surfaces 69a, 69b et 70a, 70b, ce qui a pour effet de provoquer la descente du verrou.
La fig. 3 représente quatre positions différentes occupées par les pièces constituant le mécanisme de commande du verrou, soit les pièces centrales de la fig. 1.
Par souci de clarté, seulement le mécanisme et le verrou ont été représentés.
La position selon la fig. 3A est la même que celle de la fig. 1, cependant les rails 61a et 61b de commande de la manoeuvre du verrou sont représentés entourant les roulements 27a, 27b. Cette position correspond donc au verrou engagé, sous tension normale, soit à la posi tion qu'occupe le mécanisme lorsque l'essieu arrive sur le matériel de voie où se fait la manoeuvre de changement d'écartement.
Du fait de l'avancement de l'essieu sur lui, les deux rails 61a et 61b se rapprochent l'un de l'autre et exercent une poussée horizontale sur les traverses 25a, 25b tendant à les rapprocher l'une de l'autre.
La fig. 3B représente précisément la position occupée par lesdites pièces lorsque les ressorts 37 et 38 sont comprimés au maximum, position obtenue lorsque la surface active 41a, 41b et 42a, 42b appuie tangentiellement contre l'arête existant entre le creux 92a, 92b et 93a 93b et la surface d'action 67a, 67b et 68a, 68b.
Si le mouvement se poursuit, L'effort de compression développé par le ressort 37, 38 diminue, le levier 3 la, 31b et 32a, 32b remonte.
La fig. 3C représente la position du mécanisme, I'ef- fort développé par le ressort qui bute au fond du dispositif qui le contient s'annule.
La poursuite du mouvement de rapprochement des rails 61 provoque le mouvement d'abaissement du verrou, et par conséquent le déverrouillage de la position axiale des roues, ce qui est représenté à la fig. 3D.
Pour provoquer le verrouillage, il suffit d'exécuter dans le sens inverse les manoeuvres qui viennent d'être décrites en éloignant l'un de l'autre les roulements.
Lorsque la position correspondant à la fig. 3B est atteinte et dépassée, les ressorts, du fait de la disposition des leviers, ont tendance à provoquer la poursuite de la manoeuvre et à mettre le dispositif dans sa position normale, comme dessiné à la fig. 3A. 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.
L'installation peut comprendre en outre un dispositif complémentaire 71 agissant sur le verrou, à la façon d'un verrou secondaire, rendant impossible tout dégagement intempestif du verrou principal. De nombreuses variantes d'exécution sont possibles; celle représentée à la fig. 4 comprend les pièces principales 71 à 88 de la liste des pièces générale. Le dispositif représenté à la fig. 4 comprend une barre 72 avant, respectivement 73 arrière, horizontale portée par un montant 75 avant, respectivement 76 arrière, qui comporte un crochet avant 77, respectivement 78 arrière, crochet sur lequel agit un ressort d'engagement 79 avant, respectivement 80 arrière. Ce ressort est accroché à son autre extrémité à une oreille 81 avant, respectivement 82 arrière. Cette oreille est représentée portée par le dispositif élastique 37, respectivement 38.
Elle pourrait être aussi portée par un autre organe. L'installation comprend en outre des éléments de guidage 83a et 83b avant, 84a et 84b arrière. Ces éléments fixés au verrou guident les montants 75, respectivement 76, de façon qu'ils restent verticaux.
L'installation comprend enfin des éléments de liaison 87a et 87b assurant la liaison des éléments avant et arrière du verrou secondaire en passant par un organe situé au-dessus de l'axe de l'essieu.
L'installation comprend aussi un profilé de commande 74 situé sous le verrou et reliant les montants 75 et 76 entre eux. Les rails de commande 88a, 88b du verrou secondaire agissent sur le profilé 74. L'installation comprend également deux butées 85a et 85b, respectivement 86a et 86b portées par les barres 23, respectivement 24.
Le fonctionnement de l'installation est le suivant:
En régime normal, les deux ressorts 79 et 80 agissent sur le dispositif du verrou secondaire en le tirant vers le haut. Ce mouvement est limité par le contact du profilé de commande 74 contre la face inférieure du verrou 45. Les barres centrales 72 et 73 sont placées en regard des butées 85a, 85b, respectivement 86a et 86b, empêchant ainsi tout mouvement intempestif de rapprochement des barres 23a et 23b, respectivement 24a et 24b. Comme ce mouvement est impossible, la manoeuvre de déverrouillage- ne peut pas être exécutée même si un corps étranger posé entre les rails pouvait le provoquer. Pour la rendre possible, il faut d'abord déplacer les barres 72 et 73, ce qui est commandé par les rails spéciaux de commande 88a et 88b qui agissent sur le profilé de commande 74 en le tirant de haut en bas.
Le changement d'écartement fait, les ressorts 79, respectivement 80, remettent le verrou secondaire 71 dans sa position active, empêchant toute manoeuvre de déverrouillage.
La fig. 5 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 re tiré, il convient de fixer avec précision et sécurité la position axiale des roues. A cet effet, I'écartement des rails suports 46 est légèrement augmenté par rapport à la valeur normale. Un rail supplémentaire 47 continu est disposé judicieusement entre les deux roues. 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 devant 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'inté fileur. 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. 6 représente schématiquement une forme d'exécution permettant le contrôle à distance au sol ou sur le véhicule de la position occupée par le 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'écartent l'une de l'autre lors du mouvement d'engagement du verrou ou inversement. La flèche 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. ll existe des détecteurs magnétiques alimentés par un circuit à haute fréquence dont l'impédance change lorsque l'on place une pièce ferritique 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. 7 et 8 sont deux vues schématiques de l'installation de changement de voie. Elles comprennent les rails supports de véhicule 46 et les 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 éloignés l'un de l'autre, puis se rapprochent et restent dans cette position pendant que s'effectue la manoeuvre de changement d'écartement.
Cette opération terminée, les deux rails 61a et 61b qui s'éloignent l'un de l'autre commandent le verrouillage.
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 surfaces correspondantes pour provoquer le déverrouillage. Une fois cette opération faite, I'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 s'éloignent 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.
Les diverses variantes d'exécution du mécanisme de la manoeuvre d'engagement et de dégagement du verrou se distinguent par le fait que l'action exercée par le rail sur la position du verrou est directe. En effet, bien que le mécanisme comprenne un élément ressort situé dans la chaine des appareils reliant le patin 27 au verrou 45, la course de ce ressort est limitée dans les deux sens, d'une part par son écrasement complet, d'autre part par le dispositif contenant le ressort 37, 38.
D'autres variantes d'exécution sont possibles. Par exemple, au lieu d'utiliser un roulement pour matérialiser les surfaces actives 41 et 42, on pourrait utiliser des éléments glissant les uns sur les autres.
De même, au lieu d'utiliser deux roulements à rouleaux 6 et 10 porteurs de la charge radiale et un roulement 14 porteur de la charge axiale, il est possible de simplifier la construction en combinant l'effet des roulements 10 et 14. Cela revient à supprimer le roulement 10 et à choisir pour le 14 un type de roulement supportant simultanément des charges axiales et radiales, la douille 20 portant également une charge radiale.
Railway installation
The present invention relates to a railway installation, in particular 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 frame of a bogie, this axis 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 bearing a positioning ring axially movable axially, but the position of which is normally determined by a locking latch placed outside the axis,
bolt common to the two wheels of the same axle and consisting mainly of a rigid part movable substantially perpendicularly with respect to the axis and comprising at each end a step cooperating with a groove formed in the axial positioning ring of each wheel, an element of axial guide 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 in such a way that the wheel spacing is variable, allowing the vehicle to travel on tracks with different gauge;
on the other hand, track material making it possible to change the wheel gauge when the axle passes over it, the installation comprising a mechanical device for controlling the movements of engagement and release of the lock, at the 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 mechanical device comprises at least one pressing spring, when the axle is traveling normally, that is to say elsewhere than on the track material carrying out the change in wheel spacing, by means of a bar, an active surface carried by said bar against a corresponding action surface of the lock,
pressing the latter into its engagement position where its steps are pressed into the groove of each axial positioning ring of each wheel.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, an embodiment of the installation according to the invention. In the drawing, the organs which correspond from one figure to another bear the same reference number. This number can be assigned a first index a, respectively b>, depending on whether it designates an existing member symmetrically to the left and to the right of the installation.
Fig. 1 is an elevational view, partially in section, showing an axle provided with a lock placed outside the axis of the axle.
Fig. 2 is a partial view on a larger scale, showing the control mechanism of the lock.
Fig. 3 schematically shows four different positions successively occupied by the lock control mechanism during a release maneuver, respectively engagement of the lock. More precisely, FIG. 3 shows the positions of the operating mechanism when the lock is:
fig. 3A, engaged and in normal position,
fig. 3B, engaged, the bars being at maximum tension,
fig. 3C, engaged, the bars being at zero tension,
fig. 3D, clear.
Fig. 4 is a schematic sketch of a secondary lock.
Fig. 5 shows on a larger scale, in cross section, a detail of the gauge change track material, ie the support rail and a complementary device making it possible to ensure the precise axial guidance of the wheels.
Fig. 6 schematically represents a device making it possible to remotely control the position occupied by a lock, namely: lock engaged, respectively released.
Fig. 7 is a schematic cross-sectional view of the track material where the gauge change takes place.
Fig. 8 is a plan view of this equipment showing the layout of the various support rails, for guiding the axle and for controlling the locking mechanism.
Figs. 1, 2, 3, 4 show among other things the control mechanism of the lock. In the embodiment shown in the drawing, this mechanism is doubly symmetrical in that there is, on the one hand, to the left and to the right of the longitudinal axis of the vehicle and, on the other hand, in front and behind the axle. As a result, the elements located in front of the axle are exactly superimposed on the corresponding ones located behind. Thus, in these figures, the elements bearing the references: 23, 31, 33, 35, 37, 39, 41, 43, 67, 69 are merged with the reference elements: 24, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 68, 70, respectively 72, 75, 77, 97, 81, 83, are combined with the reference elements: 73, 76, 78, 80, 82, 84.
The various embodiments shown on the sketches include the following main parts:
1 a b the wheel
2 a b tread
3 a b rim
4 a b hub
5 axle axle
6 a b outer bearing
7 a b inner ring of the bearing 6
8 a b crown of cylindrical rollers of the wheel
ment 6
9 a b outer ring of bearing 6 10 a b inner bearing 1 1 a b inner ring of bearing 10 12 a b crown of cylindrical rollers of the bearing
ment 10 13 ab bearing outer ring 10 14 ab axial thrust ball bearing 15 ab bearing inner ring 14 16 ab bearing outer ring 14 17 ab shaft-to-body coupling sleeve 18 ab clamp nut 19 ab spindle threaded sleeve 20 ab axial positioning ring 21 ab small gap groove 22 ab large gap groove 23 ab front front bar 24 ab
rear rear bar 25 ab front / rear connecting cross member 26 ab lock step 27 ab bearing 28 ab bearing support axis 29 30 31 ab bar carrying lever 23 AV 32 ab bar carrying lever 24 AR 33 ab articulation of the bar 23 on lever 31 34 ab bar articulation 24 on lever 32 35 ab front spring attachment articulation 36 ab rear spring attachment articulation 37 front spring device 38 rear spring device 39 ab lever articulation 31 AV 40 ab articulation of the lever 32 AR 41 ab active surface carried by the bar 23 AV 42 ab active surface carried by the bar 24 AR 43 ab front control axis 44 ab AR control axis 45 locking bolt 46 ab carrier rail 47 ab rail continuous guide 48 ab discontinuous guide element 49 ab elastic vertical blades of the guide rail
discontinuous 50 a b spring of the elastic guide blades
51 detector reference metal part 52 metal part secured to the lock 53 first proximity detector 54 2nd proximity detector 55 first converter 56 2nd converter 57 adaptation element 58 type logic unit and 59 information device, signaling 60 ab rail body guide rail 61 ab latch operating control rail 62 narrow gauge track 63 wide gauge track 64 crossbars supports 65 latch control rail support 66 ab console box guide rail support 67 ab surface latch engage forward action surface 68 ab latch engage AR action surface 69 ab latch release forward action surface 70 ab latch release AR action surface 71 secondary latch (VS) 72 VS 73 front central bar VS 74 rear central bar control profile connecting the
amounts 75 and
76 75 AV upright of the VS 76 AR upright of the VS 77 AV hook of the VS 78 AR hook of the VS 79 AV engagement spring of the VS 80 AR engagement spring of the VS 81 AV hooking lug of the VS 82 hooking lug AR of the VS 83 ab AV guide of the VS 84 ab AR guide of the VS 85 ab stopper mounted on the bar 23 AV 86 ab stopper mounted on the bar 24 AR 87 ab connecting element for the uprights 75 and 76 88 ab locking control rail secondary 89 guide groove of the latch 90 fixed guide plate for the latch 91 ab antifriction part 92 ab hollow formed in the surface 67 AV 93 ab hollow formed in the surface 68 AR.
The axle shown in fig. 1 comprises a pin 5 ending in a threaded sleeve at both ends 19. This pin carries, centered on it, an intermediate sleeve. In this figure, this sleeve is merged with the inner rings of the bearings 6 and 10. It is obvious that other executions are possible in which these sleeves and rings are distinct. Likewise, this figure shows roller bearings in which the roller rings 8 and 12 are fixed axially on the wheel by means of the outer rings 9 and 13, the inner rings 7 and 11 being long. It is possible to carry out the invention by using another arrangement of these bearings, according to which the long ring is the outer ring, the roller rings being fixed axially on the axis 5.
Arranged symmetrically with respect to the median axis, two axial positioning rings 20 slide on the axis 5 during a gauge change maneuver. Each ring 20 carries a ball bearing 14 constituting an axial stop and comprising an inner ring 15 fixed to said ring 20 and an outer ring 16 fixed to the hub 4 of the wheel 1.
Two cylindrical roller bearings 6 and 10, as far apart from each other as possible, ensure the correct rotation of each wheel.
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 thread 19. The sleeve 17 constitutes the connecting piece making it possible to attach, via an elastic suspension, the end of the axle to the vehicle body, respectively to the bogie frame. In addition, the nut 18 gives the assembly a possibility of tightening giving a compression of the various bushings and sleeves stacked end to end on the axis, which increases the bending resistance of the assembly constituted by the axis. and sockets.
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 comprises a locking bolt 45 consisting of a part whose general shape is similar to that of a half-cylinder. This part comprises two steps which penetrate into two grooves 21a and 21b, 22a and 22b respectively, according to the value of the wheel spacing, grooves formed in each axial positioning ring 20 to determine its position.
The latch 45 further comprises, located in its axis of symmetry, a groove 89 sliding around a guide plate 90 rigidly fixed to the axle. Elements made from a material having good anti-friction qualities 91a and 91b can be arranged in the guide groove so as to improve the relative movement occurring between these two parts during an operation of the lock.
In its locked position, the lock is pushed upwards, the steps 26a, 26b being driven into the grooves 21a, 21b, 22a, 22b respectively, according to the value of the wheel spacing and determines the position of the latter. Locking in this position is ensured by two spring devices 37, 38 acting on four levers 31a, 31b and 32a, 32b oscillating about an axis of rotation 39a, 39b and 40a, 40b fixed relative to the axle 5, their giving a tendency to rotate in a direction of elevation of the levers 31a, 31b and 32a, 32b, consequently of the articulations 33a, 33b and 34a, 34b which they carry.
The resulting force is transmitted by the bars 23a, 23b and 24a, 24b to the active surfaces 41a, 41b and 42a, 42b. These surfaces bear against an action surface 67a, 67b and 68a, 68b, integral with the latch 45, pushing the steps 26a, 26b into one of the grooves of the sleeves 20a, 20b, for axial positioning.
The action surfaces 67a, 67b and 68a, 68b can be obtained by an operation of milling a groove in the lock itself. The shape of these grooves can be chosen judiciously so that, firstly, it facilitates the operations of engagement of the lock, that, then, it presents a hollow 92a, 92b and 93a, 93b giving the entire mechanism a position stable, corresponding to the normal position, i.e. lock engaged, and that, finally, the other sides of the milled grooves, formed by the surfaces 69a, 69b and 70a, 70b, can be used to cause the release of the lock after removal of the force acting in the opposite direction, force exerted by the spring devices 37, 38.
The bars 23a, 23b and 24a, 24b extend downwards and carry connecting cross members 25a connecting the front bar 23a to the rear bar 24, a cross member 25b connecting the bars 23b and 24b. Each cross member 25a and 25b carries in its middle another action surface 27a, 27b, a surface against which rests a rail 61a, 61b controlling the engagement and disengagement movements of the lock. This surface 27a, 27b can be produced as shown in the drawing in the form of a wheel carried by a ball bearing rotating about an axis 28a, 28b integral with the cross member 25a and 25b.
It is clear that other embodiments are also possible, one could in particular replace the wheel 27 by a sliding shoe, or alternatively have two action surfaces per side of the axle, placed one in front of the - be, being in the extension of the bar 23, respectively 24.
To cause the lock to operate, it suffices to act, via the operating rails 61a, 61b, horizontally and symmetrically on the bearings 27a, 27b so as to bring them closer to one another. In a first phase, due to the shape of the surfaces 67a, 67b and 68a, 68b, this movement causes an increase in the vertical force exerted by the bars 23a, 23b and 24a, 24b. When the edge of the hollow is exceeded, the force exerted by these bars decreases, then abruptly vanishes. Indeed, as shown in Figs. 2 and 3, the spring devices 37 and 38 contain a spring sliding in a cylinder and pressing against a piston. This construction limits the possibility of relaxation of the spring, a limit judiciously chosen to cancel the effect of the spring in the desired position.
At the end of the stroke, the active surfaces 41a, 41b and 42a, 42b press against the surfaces 69a, 69b and 70a, 70b, which has the effect of causing the bolt to descend.
Fig. 3 shows four different positions occupied by the parts constituting the latch control mechanism, ie the central parts of FIG. 1.
For the sake of clarity, only the mechanism and the lock have been shown.
The position according to fig. 3A is the same as that of FIG. 1, however the rails 61a and 61b controlling the operation of the lock are shown surrounding the bearings 27a, 27b. This position therefore corresponds to the latch engaged, under normal tension, or to the position occupied by the mechanism when the axle arrives on the track material where the gauge change maneuver is performed.
Due to the advancement of the axle on it, the two rails 61a and 61b approach each other and exert a horizontal thrust on the sleepers 25a, 25b tending to bring them closer to one another .
Fig. 3B precisely represents the position occupied by said parts when the springs 37 and 38 are compressed to the maximum, position obtained when the active surface 41a, 41b and 42a, 42b presses tangentially against the edge existing between the hollow 92a, 92b and 93a 93b and the action surface 67a, 67b and 68a, 68b.
If the movement continues, the compressive force developed by the spring 37, 38 decreases, the lever 3 a, 31b and 32a, 32b goes up.
Fig. 3C represents the position of the mechanism, the force developed by the spring which abuts at the bottom of the device which contains it is canceled out.
The continuation of the movement towards the rails 61 causes the lowering movement of the lock, and consequently the unlocking of the axial position of the wheels, which is shown in FIG. 3d.
To cause locking, it suffices to perform the maneuvers which have just been described in reverse order, moving the bearings away from one another.
When the position corresponding to FIG. 3B is reached and exceeded, the springs, due to the arrangement of the levers, tend to cause the maneuver to continue and to put the device in its normal position, as drawn in FIG. 3A. 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.
The installation may further include an additional device 71 acting on the lock, in the manner of a secondary lock, making any untimely release of the main lock impossible. Numerous variants of execution are possible; that shown in FIG. 4 includes main parts 71 to 88 of the general parts list. The device shown in FIG. 4 comprises a bar 72 front, respectively 73 rear, horizontal carried by an upright 75 front, respectively 76 rear, which comprises a front hook 77, respectively 78 rear, hook on which acts an engagement spring 79 front, respectively 80 rear. This spring is hooked at its other end to a lug 81 front, 82 respectively rear. This ear is shown carried by the elastic device 37, 38 respectively.
It could also be worn by another organ. The installation further comprises guide elements 83a and 83b front, 84a and 84b rear. These elements fixed to the lock guide the uprights 75, respectively 76, so that they remain vertical.
The installation finally comprises connecting elements 87a and 87b ensuring the connection of the front and rear elements of the secondary lock passing through a member located above the axis of the axle.
The installation also includes a control section 74 located under the lock and connecting the uprights 75 and 76 together. The control rails 88a, 88b of the secondary lock act on the section 74. The installation also comprises two stops 85a and 85b, respectively 86a and 86b carried by the bars 23, respectively 24.
The operation of the installation is as follows:
In normal operation, the two springs 79 and 80 act on the device of the secondary lock by pulling it upwards. This movement is limited by the contact of the control profile 74 against the underside of the lock 45. The central bars 72 and 73 are placed opposite the stops 85a, 85b, 86a and 86b respectively, thus preventing any untimely movement of the bars. 23a and 23b, respectively 24a and 24b. As this movement is impossible, the unlocking maneuver cannot be executed even if a foreign body placed between the rails could cause it. To make this possible, it is first necessary to move the bars 72 and 73, which is controlled by the special control rails 88a and 88b which act on the control profile 74 by pulling it up and down.
Once the spacing has been changed, the springs 79, respectively 80, return the secondary lock 71 to its active position, preventing any unlocking operation.
Fig. 5 shows a detail of the support and axial guide rails of the wheel when the axle passes over the gauge change equipment. As the bolt axially positioning the wheels is then pulled back, it is necessary to fix the axial position of the wheels with precision and safety. 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. 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 in front of them, they exert a thrust on the wheel, pressing 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 spinner. 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. 6 schematically shows an embodiment allowing remote control on the ground or on the vehicle of the position occupied by the 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 such that they move away from each other during the locking movement of the lock or vice versa. The arrow 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.
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 control device. lane change. There are magnetic detectors powered by a high frequency circuit whose impedance changes when a ferritic 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. 7 and 8 are two schematic views of the lane change installation. They include the vehicle support rails 46 and the 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 release maneuver, then the lock engagement. On entering and leaving the device, they are moved away from each other, then approach and remain in this position while the maneuver for changing the spacing is carried out.
This operation completed, the two rails 61a and 61b which move away from each other control the locking.
The operation of the assembly is as follows:
When the axle whose spacing 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 is provided by the rails 60. The rails 61 control of the operation of the lock come into contact with the corresponding surfaces to cause 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 away from each other and cause the latch engagement maneuver. Once this is completed, the axial guide 60 of the axle and therefore of the body is removed.
The various embodiments of the mechanism for engaging and disengaging the lock are distinguished by the fact that the action exerted by the rail on the position of the lock is direct. Indeed, although the mechanism comprises a spring element located in the chain of devices connecting the pad 27 to the latch 45, the stroke of this spring is limited in both directions, on the one hand by its complete crushing, on the other hand by the device containing the spring 37, 38.
Other variant embodiments are possible. For example, instead of using a bearing to materialize the active surfaces 41 and 42, one could use elements sliding over one another.
Likewise, instead of using two radial load bearing roller bearings 6 and 10 and one axial load bearing bearing 14, it is possible to simplify the construction by combining the effect of bearings 10 and 14. eliminating the bearing 10 and choosing for the 14 a type of bearing simultaneously supporting axial and radial loads, the sleeve 20 also carrying a radial load.