Brevet FR2669596A1 — publié le 19920529

Bogie pour véhicule ferroviaire comprenant un châssis en matériau composite. L'invention concerne un bogie pour véhicule ferroviaire, comprenant un châssis en matériau composite, ce bogie étant à roues indépendantes. Dans le domaine ferroviaire, un effort de recherche important concerne l'allégement des véhicules. En effet, l'allégement accroît la capacité des véhicules, réduit les problèmes de voirie et raccourcit les temps de freinage et d'accélération. D'autre part, pour une même puissance embarquée, des trains plus légers peuvent franchir des rampes plus fortes. Pour alléger les voitures on peut utiliser des matériaux plus légers. Ainsi l'aluminium est souvent utilisé pour remplacer l'acier. Un progrès décisif consiste à remplacer les matériaux métalliques utilisés dans la constitution des voitures par des matériaux composites, tels que les composites verre-résine et, pour certaines pièces comme les bogies, les fibres de carbone. Ainsi, le document EP 31008 décrit un bogie pour véhicule ferroviaire en matériau composite fibreux, la suspension primaire étant assurée grâce à l'élasticité des bras du châssis de bogie, ces bras étant destinés à supporter les essieux. Le brevet US 4773 334 décrit un bogie dont le châssis comporte un matériau composite fibreux pouvant faire office de suspension primaire. Les matériaux composites présentent donc l'avantage de rendre non seulement un bogie plus léger mais encore d'intégrer à la structure du bogie la suspension primaire grâce à l'élasticité des bras du châssis. Il en résulte un gain de place et aussi un gain de poids supplémentaire. Il est donc connu de concevoir des bogies en matériau composite, des essieux métalliques étant montés transversalement aux bras et maintenus par des roulements fixés aux extrémités des bras. Dans les trains à très grande vitesse en cours de développement, il apparaît pratiquement indispensable de disposer de bogie à roues indépendantes, ce qui confère au bogie une meilleure stabilité. Le but de la présente invention est de proposer un bogie pour véhicule ferroviaire, notamment pour train à grande vitesse, qui soit léger et à roues indépendantes. Ce but a été atteint avec un bogie dont les essieux sont fixes et réalisés en matériau composite. On bénéficie ainsi d'un gain de poids supplémentaire par rapport au bogie en matériau composite et à essieux métalliques. L'invention a donc pour objet un bogie pour véhicule ferroviaire, comprenant un châssis en matériau composite comportant une structure centrale et des bras reliés à cette structure centrale et destinés à supporter les essieux du bogie, caractérisé en ce que les essieux, étant réalisés également en matériau composite, sont fixes et font partie intégrante du châssis, les roues étant rapportés sur les essieux de manière à constituer un bogie à roues indépendantes. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre non limitatif, accompagné des dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 représente un bogie pour véhicule ferroviaire selon l'invention, - la figure 2 est une vue partielle d'un bogie selon l'invention, - les figure 3 à 5 sont des vues en coupe de bogies selon l'invention, ces coupes étant réalisées selon l'axe d'un essieu. La figure 1 représente un exemple de réalisation d'un bogie selon l'invention. Le bogie comprend une struture centrale formée de deux longerons 1 reliés par deux traverses 2. Les traverses supportent chacune deux bras 3 s'étendant de part et d'autre de la structure centrale dans une direction longitudinale donnée par les longerons. Les essieux 4 sont situés entre les extrémités de deux bras, de part et d'autre de la structure centrale. L'ensemble constitué par les longerons, les traverses, les bras et les essieux forme un châssis monobloc. La réalisation de ce bogie en matériau composite, par exemple en un matériau combinant du tissu et de résine, peut se faire selon les techniques connues dans le domaine des matériaux composites. La fabrication pourra se faire par moulage sous pression du châssis dans sa totalité ou par assemblage de modules. Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 1, les bras et les longerons sont des éléments creux formés de semelles supérieures et inférieures et d'âmes latérales. Les essieux sont des éléments pleins percés de trous 5 selon leur axe afin d'y loger les fusées de roues. Ces trous peuvent être percés une fois le châssis complètement réalisé ou avant la composition du châssis dans le cas de l'assemblage de modules. Les essieux fixes peuvent être constitués simplement par des éléments uniques, comme cela est représenté à la figure 1, ces éléments étant disposés dans l'espace compris entre deux bras. Dans ce cas les parties de bras situées dans le prolongement d'un essieu peuvent être consdérées comme faisant partie de l'essieu. Il importe que ces parties soient massives pour pouvoir supporter les fusées d'essieux. Celles-ci seront installées après avoir percé les essieux à partir des faces externes et latérales des bras. Un essieu fixe peut aussi être constitué de la manière illustrée par la figure 2, c'est-à-dire avec une partie 40 située entre les bras 3 et des parties 41 débordant de ces bras 3 vers l'extérieur. La réalisation de cet essieu peut se faire de différentes façons. L'essieu 4 peut par exemple être réalisé sous forme de module en un seul bloc qui est ensuite engagé dans des trous des bras 3. L'essieu 4 peut également être réalisé en trois parties, la partie centrale 40 et les parties externes 41, qui sont ensuite fixées sur les bras 3. L'essieu fixe, élaboré en un seul élément, peut encore être disposé sur ou sous les bras ou sur leurs faces d'extrémité. La partie de l'essieu qui ne doit pas être percée pour recevoir les fusées n'a pas besoin d'être massive. La figure 3 est une vue en coupe du bogie effectuée selon l'axe d'un essieu dépassant latéralement des bras. On remarque selon cette figure que l'essieu 4 est constitué par un seul élément engagé dans des trous percés latéralement dans les bras 3. Les extrémités sont percées de trous 10 permettant la mise en place de fusées 11. Les fusées peuvent être fixées à l'essieu par collage. Il est également possible de fixer radialement les fusées à l'essieu, par exemple selon les axes 12. Les parties des fusées qui sont engagées dans l'essieu peuvent avoir une section circulaire ou polygonale (par exemple carrée). Selon la figure 1, la structure centrale du bogie comporte deux traverses. L'invention ne se limite pas à cet exemple de réalisation. Ainsi cette structure pourrait très bien ne posséder qu'une seule traverse disposée au centre du bogie. Le bogie peut comporter également d'autres éléments qui lui sont soit rapportés, sot élaborés en même temps que lui. Il peut s'agir de pièces servant à la fixation des voitures sur le bogie, à la fixation d'éléments de suspsension, de bielles, etc. Comme il a été dit plus haut, la suspension primaire peut être assurée par l'élasticité des bras du bogie. Certaines parties du bogie peuvent aisément être renforcées, selon les techniques connues dans le domaine des structures en matériau composite, par des renforts. Il entre aussi dans le cadre de la présente invention que les fusées ne possèdent pas d'éléments engagés dans des trous axiaux percés dans les essieux, mais que ce soit elles qui possèdent un trou central de manière à recevoir un essieu comme le montre la figure 4. Chaque fusée 15 possède une partie arrière creuse qui s emboîte sur une surface de réception de l'essieu. Ce trou central peut être de section circulaire ou polygonale, les extrémités d'essieu ayant une forme correspondante. On peut ainsi bénéficier de toute l'épaisseur de l'extrémité de l'essieu. Là encore, il est possible de fixer radialement les fusées sur les essieu. Une autre variante est représentée sur la figure 5. Dans ce cas, les fusées 16 sont entièrement percées et sont engagées sur les essieux 3 qui possèdent des surfaces de réception de ces fusées. Elles peuvent être collées sur les surfaces de réception, mises en butée sur les bras 3 ou déborder sur ces bras. Elles peuvent aussi posséder un fond qui permet leur fixation en extrémité d'essieu. REVENDICATIONS 1 - Bogie pour véhicule ferroviaire, comprenant un châssis en matériau composite comportant une structure centrale et des bras reliés à cette structure centrale et destinés à supporter les essieux du bogie, caractérisé en ce que les essieux, étant réalisés également en matériau composite, sont fixes et font partie intégrante du châssis, les roues étant rapportés sur les essieux de manière à constituer un bogie à roues indépendantes. 2 - Bogie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les essieux sont des éléments disposés uniquement entre les bras (3). 3 - Bogie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les essieux comporte chacun une partie centrale (40) disposée entre les bras (3) et des parties d'extrémité (41) situées sur les côtés externes des bras. 4 - Bogie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les essieux sont situés sur ou sous les bras (3). 5 - Bogie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les essieux sont situés en extrémité de bras. 6 - Bogie selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les essieux étant pourvus de trous axiaux destinés à supporter les fusées porteuses de roues, ces trous sont de section circulaire ou polygonale. 7 - Bogie selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les essieux possèdent des surfaces de réception des fusées qui sont percées partiellement ou en totalité pour s'emboîter sur les essieux.