Brevet FR2719276A1 — publié le 19951103

L'invention se rapporte à un chassis de bogie. Classiquement, le chassis d'un bogie comprend deux longerons qui sont reliés entre eux à leur partie médiane par une traverse conférant au chassis en vue de dessus une forme sensiblement en H. En plus de cette traverse médiane, les longerons peuvent également être reliés entre eux par des traverses extrêmes mais qui sont moins essentielles. De manière classique, la traverse médiane a une structure en caisson comprenant des parois inférieure, latérales et supérieure assemblées par soudure avec des sections transversales qui varient selon leur position au long de l'axe longitudinal de cette traverse qui est orthogonal à l'axe longitudinal du bogie. Cette traverse médiane présente cependant une symétrie par rapport à un plan vertical comprenant l'axe longitudinal du bogie. Sur le centre de la traverse médiane repose, par l'intermédiaire d'une crapaudine, l'extrémité d'une plateforme ferroviaire et en reçoit donc la charge; aussi, cette traverse médiane travaille-t-elle principalement en flexion verticale. Chaque longeron présente une section en I avec une âme verticale qui, située entre une semelle supérieure et une semelle inférieure, a une hauteur variable selon sa position au long de l'axe longitudinal du longeron. Ce longeron présente une symétrie par rapport au plan vertical contenant l'axe transversal du bogie et la hauteur de l'âme du longeron est maximale dans sa partie médiane. Vers leurs extrémités, les longerons s'appuient quant à eux sur les extrémités des essieux par l'intermédiaire de ressorts prenant appui sur des oreilles des boîtes d'essieux. Lors de l'utilisation de ce bogie, ces essieux soumettent le chassis à des déplacements latéraux et verticaux en fonction de la configuration des rails de roulement. Compte tenu de ces efforts, ce sont principalement au niveau des zones de liaison entre la traverse médiane et les longerons que le chassis travaille en torsion et dans la zone médiane de la traverse qu'il travaille en flexion. Toutefois, on ne peut véritablement dissocier totalement les zones soumises à la flexion des zones soumises à la torsion. Dans les chassis de bogie connus à ce jour, pour fixer chacune des extrémités de la traverse médiane sur l'un des longerons, la section médiane du longeron est augmentée en hauteur et le longeron est conformé de telle sorte que l'âme présente en sa partie médiane une découpe qui, en vue de profil, a une forme en trapèze dont la petite base est tournée vers le sol et c'est sur la périphérie interne de la découpe que se raccorde la traverse. Pour cela: - d'une part, l'épaisseur de la traverse diminue pour que l'épaisseur de cette traverse s'inscrive dans la découpe que présente le longeron et, - d'autre part, pour compenser cet affaiblissement, la largeur de la traverse qui était constante est augmentée localement à chacune de ses extrémités. A cet effet: - d'une part, les parois latérales de la paroi sont parallèles et s'engagent perpendiculairement à l'intérieur de la découpe et, - d'autre part, les parois inférieure et supérieure s'évasent à proximité des longerons dans un plan horizontal pour pouvoir se raccorder aux bords de la découpe et entre elles. La continuité des parois inférieure et supérieure est assurée par des demi- coquilles matérialisant la zone de transition entre la grande base et les côtés non parallèles de la découpe. La difficulté principale pour réaliser ce chassis se situe dans le positionnement strict des demi-coquilles et dans la fixation de celles-ci par une soudure qui conditionne la résistance du chassis. En effet, il est excessivement difficile de positionner ces demicoquilles pour obtenir une reprise correcte des efforts. En outre, selon que la soudure des demi-coquilles est exécutée à l'intérieur ou à l'extérieur, les caractéristiques techniques sont différentes. On comprend ainsi la complexité d'un tel assemblage. Par ailleurs, cet assemblage entre les longerons et la traverse est très rigide et donc n'est pas favorable pour tolérer des effets de torsion. On notera également que la présence de cette découpe à l'intérieur du longeron a pour conséquence d'augmenter la courbure du bord inférieur du longeron ce qui n'est pas très favorable à la transmission des efforts longitudinaux et minimise l'espace vertical disponible. En outre, si l'épaisseur des extrémités de la traverse est nécessairement réduite pour s'insérer dans la découpe, par contre, la partie médiane de cette traverse doit être suffisamment épaisse pour y loger les moyens d'appui de la plateforme et notamment la crapaudine d'articulation entre le chassis et la plateforme. En conséquence, les changements de courbure de la paroi inférieure sont accentués. Les variations de courbure ne sont pas très favorables à la capacité de flexion de la traverse car les contraintes se localisent dans ces zones à forte variation. Un autre inconvénient réside dans l'affaiblissement de la traverse par la présence d'une découpe dans sa paroi supérieure en vue d'y loger la crapaudine. Un des résultats que l'invention vise à obtenir est un chassis du type précité qui soit plus simple à construire et dont les performances en flexion et torsion soient améliorées. A cet effet, l'invention a pour objet un tel chassis de bogie comprenant: - deux longerons reliés en leur partie médiane par une traverse pour conférer au chassis en vue de dessus une section sensiblement en H, - avec la traverse qui a une structure en caisson comprenant des parois inférieure, latérales et supérieure et dont les sections varient selon leur position au long de l'axe longitudinal de la traverse qui est orthogonal à l'axe longitudinal du bogie, avec toutefois une symétrie par rapport au plan vertical logeant l'axe longitudinal du bogie, - avec chaque longeron ayant une section en I comprenant une âme verticale qui, située entre une semelle supérieure et une semelle inférieure, a une hauteur variable selon la position de la section au long de l'axe longitudinal du dit longeron, avec une symétrie par rapport au plan vertical logeant l'axe transversal du bogie et une hauteur maximale dans la partie médiane, ce chassis de bogie étant notamment caractérisé en ce que: - d'une part, les semelles inférieure et supérieure des longerons sont constituées respectivement par le prolongement des parois inférieure et supérieure des extrémités de la traverse qui, à cet effet, se divisent en des branches qui s'étendent le long des axes longitudinaux des longerons de sorte que ces parois inférieure et supérieure ont elles-mêmes en vue de dessus sensiblement une forme en H et, - d'autre part, la distance entre les parois latérales de la traverse mesurée selon un plan vertical parallèle à l'axe longitudinal du bogie s'amenuise vers les extrémités de la traverse et, à cet effet, ces parois latérales sont courbes avec leurs faces convexes tournées vers l'extérieur et les extrémités de ces parois latérales sont fixées sur la face interne de l'âme des longerons. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-aprés faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ciannexé qui représente schématiquement: - figure 1: en vue de dessus, un chassis de bogie, - figure 2: une vue en coupe d'une traverse, - figure 3: une vue de face d'un longeron. En se reportant au dessin, on voit que le chassis 1 de bogie comprend deux longerons 2 reliés en leur partie médiane par une traverse 3 pour, en vue de dessus, lui conférer une forme en H. De manière classique, la traverse 3 a une structure en caisson comprenant des parois inférieure 4, latérales 5, 6 et supérieure 7 assemblées par soudure avec une section transversale qui varie selon sa position au long de l'axe longitudinal 8 de cette traverse qui est orthogonal à l'axe longitudinal 9 du bogie. Cette traverse présente cependant une symétrie par rapport au plan vertical comprenant l'axe longitudinal du bogie. Sur le centre de la traverse principale, par l'intermédiaire d'une crapaudine (non représentée), repose une extrémité d'une plateforme ferroviaire et en reçoit la charge, aussi cette traverse médiane travaille-t-elle principalement en flexion verticale. Chaque longeron 2 présente une section en I avec une âme 2A verticale qui, située entre une semelle 2B supérieure et une semelle inférieure 2C, a une hauteur variable selon sa position au long de l'axe longitudinal du longeron. Ce longeron présente une symétrie par rapport au plan vertical comprenant l'axe transversal du bogie et la hauteur de l'âme du longeron est maximale dans sa partie médiane. Vers leurs extrémités, les longerons s'appuient quant à eux sur les extrémités des essieux (non représentés) par l'intermédiaire de ressorts prenant appui sur des oreilles des boîtes d'essieux. Selon l'invention: - d'une part, les semelles inférieure 2B et supérieure 2C des longerons 2 sont constituées respectivement par le prolongement des parois inférieure 4 et supérieure 7 des extrémités de la traverse 3 qui, à cet effet, se divisent en des branches 4A, 7A qui s'étendent le long des axes longitudinaux des longerons 2 de sorte que ces parois inférieure et supérieure ont elles-mêmes en vue de dessus sensiblement une forme en H et, - d'autre part, la distance entre les parois latérales 5, 6 de la traverse mesurée selon un plan vertical parallèle à l'axe longitudinal 9 du bogie s'amenuise vers les extrémités de la traverse et, à cet effet, ces parois latérales sont courbes avec leurs faces convexes tournées vers l'extérieur et les extrémités de ces parois latérales sont fixées sur la face 2D interne de l'âme 2A des longerons. Ces dispositions évitent de concentrer en des zones réduites les efforts entre la traverse et les longerons. Le longeron étant en une seule branche, son épaisseur est réduite par rapport aux longerons des réalisations antérieures. Cependant, l'épaisseur de la traverse au niveau de ses extrémités est augmentée. On augmente ainsi les rayons de courbure des parois supérieure et inférieure de la traverse ce qui diminue également les concentrations de contraintes. Dans un exemple de réalisation, le rapport entre l'épaisseur de la traverse mesurée dans sa partie médiane et l'épaisseur mesurée dans la partie extrême est de 1,4 alors qu'auparavant le rapport était de 2,1. On note également que, par rapport aux anciens chassis: - l'épaisseur du nouveau longeron en sa partie maximale est diminuée de 1,2 et l'épaisseur de la nouvelle traverse est augmentée de 1,25 en sa partie médiane et 1,9 en ses extrémités. On améliore ainsi la résistance du bogie. Avantageusement, la paroi supérieure 7 de la traverse 3 a sa largeur qui, mesurée dans le sens longitudinal du bogie, varie selon l'axe longitudinal de la traverse pour atteindre, dans la partie médiane de la traverse, une largeur largement supérieure à la distance mesurée entre les deux parois latérales 5, 6 et, à proximité des longerons, une zone 10 de largeur minimale sensiblement équivalente à la distance mesurée entre les parois latérales. La réduction de section de la traverse à proximité des longerons améliore le comportement en torsion du chassis et l'augmentation de la largeur de la traverse en sa partie médiane permet de compenser son affaiblissement lié à la découpe (non représentée) logeant les moyens d'articulation de la plateforme qui, dans le présent exemple, est une crapaudine. On se trouve alors avec un chassis beaucoup plus simple à construire qu'auparavant et avec une capacité de charge nettement améliorée. Au lieu que le bord interne ll des semelles du longeron soit sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du chassis, ce bord évolue, dans la zone de transition entre la traverse et le longeron, selon une portion de courbe elliptique et se prolonge vers les extrémités du longeron comme une droite qui converge vers l'autre bord 12 de la semelle. Les parois supérieure et inférieure de la traverse pourraient être réalisées en une seule pièce mais, pour des raisons de coûit, il s'agit généralement de tôles raboutées. On évite bien entendu de rabouter les tôles dans les zones de fortes contraintes. REVENDICATIONS 1. Chassis de bogie comprenant: - deux longerons (2) reliés en leur partie médiane par une traverse (3) pour conférer au chassis en vue de dessus une section sensiblement en H, - avec la traverse (3) qui a une structure en caisson comprenant des parois inférieure (4), latérales (5, 6) et supérieure (7) et dont les sections varient selon leur position au long de l'axe longitudinal (8) de la traverse (3) qui est orthogonal à l'axe longitudinal (9) du bogie, avec toutefois une symétrie par rapport au plan vertical logeant l'axe longitudinal du bogie, - avec chaque longeron (2) ayant une section en I comprenant une âme verticale (2A) qui, située entre une semelle supérieure (2B) et une semelle inférieure (2C), a une hauteur variable selon la position de la section au long de l'axe longitudinal du dit longeron, avec une symétrie par rapport au plan vertical logeant l'axe transversal du bogie et une hauteur maximale dans la partie médiane, ce chassis étant CARACTERISE en ce que: - d'une part, les semelles inférieure (2B) et supérieure (2C) des longerons (2) sont constituées respectivement par le prolongement des parois inférieure (4) et supérieure (7) des extrémités de la traverse (3) qui, à cet effet, se divisent en des branches (4A, 7A) qui s'étendent le long des axes longitudinaux des longerons (2) de sorte que ces parois inférieure et supérieure ont elles-mêmes en vue de dessus sensiblement une forme en H et, - d'autre part, la distance entre les parois latérales (5, 6) de la traverse mesurée selon un plan vertical parallèle à l'axe longitudinal (9) du bogie s'amenuise vers les extrémités de la traverse et, à cet effet, ces parois latérales sont courbes avec leurs faces convexes tournées vers l'extérieur et les extrémités de ces parois latérales sont fixées sur la face (2D) interne de l'âme (2A) des longerons. 2. Chassis selon la revendication 1 caractérisé en ce que la paroi supérieure (7) de la traverse (3) a sa largeur qui, mesurée dans le sens longitudinal-du bogie, varie selon l'axe longitudinal de la traverse pour atteindre, dans la partie médiane de la traverse, une largeur largement supérieure à la distance mesurée entre les deux parois latérales (5, 6) et, à proximité des longerons, une zone (10) de largeur minimale sensiblement équivalente à la distance mesurée entre les parois latérales. 3. Chassis selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'au lieu que le bord interne (11) des semelles du longeron soit sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du chassis, ce bord évolue, dans la zone de transition entre la traverse et le longeron, selon une portion de courbe elliptique et se prolonge vers les extrémités du longeron comme une droite qui converge vers l'autre bord (12) de la semelle.