Brevet FR2772710A1 — publié le 19990625

VEHICULE DE TRACTION. NOTAMMENT VEHICULE DE TRACTION DESTINE A DES TRAINS A TRES GRANDE VITESSE L'invention concerne un véhicule de traction, notamment un véhicule de traction destiné à des trains à très grande vitesse, comportant au moins un châssis de bogie qui est monté de façon élastique sur des essieux, et une caisse de véhicule qui est montée de façon élastique sur celui-ci, une unité motrice étant suspendue au châssis de bogie à proximité d'un essieu monté et reliée en entraînement à l'essieu monté par l'intermédiaire d'un accouplement. Un véhicule de traction de ce type ressort par exemple de EP 0 589 864 Bi du demandeur. Dans le cas de cette construction connue, une unité motrice/de transmission est disposée à l'intérieur d'un châssis fermé. L'unité motrice est en l'occurrence articulée en un point sur une entretoise transversale centrale de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe horizontal, et20 suspendue en deux autres points à une entretoise transversale d'attelage à l'aide de deux ressorts à lames s'étendant sensiblement à la verticale. Le plan de lames d'un ressort s'étend en l'occurrence pour l'essentiel parallèlement au sens de la marche, alors que le plan de25 lames du deuxième ressort est incliné dans le sens de la marche. Un amortisseur hydraulique est prévu entre l'unité motrice et l'entretoise transversale d'attelage. L'unité motrice/de transmission agit de ce fait également en tant qu'amortisseur d'oscillations du châssis de bogie30 autour de son axe vertical. Différentes variantes de ce concept concernant la disposition et la position de l'amortisseur et des ressorts sont présentées dans EP 0 589 866 Bl du demandeur. On sait que la suspension de véhicules ferroviaires, notamment de véhicules de traction, est effectuée à deux 2 niveaux, une première suspension (= niveau de suspension primaire) étant effectuée entre l'essieu monté et le châssis de bogie, et une deuxième suspension (= niveau de suspension secondaire) entre le châssis de bogie et la5 caisse du véhicule. En matière de trains à très grande vitesse, on sait que le réglage du niveau de suspension primaire est particulièrement critique, même si la vitesse limite pouvant être atteinte dépend bien entendu de l'ensemble des niveaux de suspension primaire et10 secondaire. On s'efforce en règle générale de réduire autant que faire se peut le moment d'inertie du châssis de bogie autour de son axe vertical. Dès lors que l'on essaie d'abandonner le mode de construction en châssis fermé du bogie à entretoises d'attelage, qui est par15 exemple décrit dans le document mentionné ci-dessus, afin de réduire le moment d'inertie, des problèmes se présentent avec la suspension de l'unité motrice qui, jusqu'à certaines vitesses, par exemple jusqu'à 200 km/h, peut le cas échéant être reliée rigidement au châssis de20 bogie, mais qui, à des vitesses encore plus élevées, doit être fixée de façon élastique et amortie sur le châssis de bogie. A défaut de cela, le moment d'inertie est en effet trop important et ne peut plus être maîtrisé. Cela devient compréhensible lorsque que l'on tient compte du25 fait que l'énergie d'excitation pour des oscillations du bogie augmente avec le carré de la vitesse de marche. Une suspension en trois points de l'unité motrice est également réputée être connue par DE 28 22 992 C2, des éléments d'accouplement pouvant être commutés par30 voie électromécanique ou hydraulique étant prévus entre le châssis du véhicule et le châssis de bogie, ou entre le châssis de bogie et l'unité motrice, qui sont commutés en fonction du fait que le véhicule se déplace sur une voie droite ou courbe. La solution est relativement35 coûteuse et nécessite des appareils de commande 3 supplémentaires d'une fiabilité appropriée. L'objectif de l'invention consiste à proposer un véhicule de traction, dans le cas duquel l'accrochage de l'unité motrice permet une suspension optimale, également5 lorsque le châssis est ouvert et que les vitesses sont élevées. En partant d'un véhicule de traction du type mentionné en introduction, cet objectif est atteint par le fait que, selon l'invention, l'unité motrice est10 exclusivement suspendue à des ressorts à lames, et qu'on prévoit au moins trois ressorts à lames dont les plans de lames s'étendent sensiblement à la verticale, parallèlement au sens de la marche, et parallèlement les uns par rapport aux autres.15 Grâce à l'invention, on obtient une construction très simple et néanmoins performante, qui permet une suspension élastique de l'unité motrice servant également d'amortisseur d'oscillations. La construction selon l'invention ne demande en outre pratiquement pas20 d'entretien et ne peut pas conduire à des fonctions erronées, car elle ne nécessite pas de commandes externes. Dans le cas d'une variante qui est particulièrement appropriée pour des châssis ouverts, tous les ressorts à lames sont disposés d'un côté de l'unité motrice, à savoir à l'avant ou à l'arrière par rapport au sens de la marche. Une réalisation qui est très bien adaptée aux conditions des châssis de bogie classiques, se distingue par le fait que deux ressorts à lames superposés sont respectivement prévus à gauche et à droite de l'unité motrice. En vue d'une possibilité de fabrication économique, chaque ressort à lames peut avantageusement avoir une forme sensiblement rectangulaire. Afin d'obtenir plus facilement une rigidité transversale moins importante, il est opportun que chaque ressort à lames soit constitué de lamelles de ressort. On recommande en l'occurrence que les lamelles de ressort5 s'appliquent les unes contre les autres et comportent un revêtement facilitant le glissement, ou que les lamelles de ressort soient maintenues à une certaine distance les unes des autres. Dans le dernier cas cité, des écarteurs sont opportunément disposés entre les lamelles de ressort10 au niveau des extrémités de chaque ressort à lames. Une autre variante empêchant le dépôt de salissures prévoit que l'interstice entre les lamelles de ressort soit comblé avec un élastomère. Pour la cinématique des mouvements de l'unité motrice, il est opportun que les extrémités des ressorts à lames soient fixées en tension et reliées rigidement au châssis de bogie ou à l'unité motrice. Il est judicieux qu'au moins un élément d'amortissement soit disposé entre l'unité motrice et le châssis de bogie, car le réglage de l'amortissement peut être clairement prédéfini par l'intermédiaire d'un tel élément d'amortissement. En vue d'un amortissement efficace, il y a en règle générale lieu de préférer que l'élément d'amortissement soit agencé pour amortir des25 mouvements de l'unité motrice transversalement au sens de la marche. L'élément d'amortissement peut alors être notamment réalisé en tant qu'amortisseur hydraulique disposé transversalement au sens de la marche. Au cas o une butée au moins est prévue pour le mouvement de l'unité motrice transversalement au sens de la marche, il est satisfait de façon simple aux différentes exigences entre des marches à vitesse élevée sur des voies droites et des marches à vitesse correspondante réduite sur des voies courbes. Une35 solution constructive simple est obtenue dès lors qu'au moins une butée est intégrée dans l'élément d'amortissement. Des agencements opportuns se distinguent en outre par le fait que l'unité motrice est disposée à côté d'un essieu, ou que l'unité motrice est disposée coaxialement à l'essieu en entourant ce dernier. En vue d'obtenir un moment d'inertie aussi faible que possible autour de l'axe vertical, on recommande que le châssis de bogie soit réalisé sous la forme d'un10 châssis ouvert vers l'avant et/ou vers l'arrière avec au moins une entretoise transversale, et que l'unité motrice soit suspendue à cette entretoise transversale au moyen des ressorts à lames. Une réduction de masse supplémentaire peut être obtenue dans ce cas lorsque15 l'entretoise transversale est réalisée en tant qu'entretoise tubulaire. Dans le but d'obtenir un type de construction particulièrement compact, on conseille que les ressorts à lames s'étendent obliquement de haut en bas entre leurs20 fixations sur le châssis de bogie et leurs fixations sur l'unité motrice. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins25 annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale partiellement schématique d'un châssis de bogie selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessus de la réalisation selon la figure 1; la figure 3 est une vue latérale d'un ressort à lames pouvant être utilisé selon l'invention; et la figure 4 est une coupe selon l'axe IV-VI de la figure 3. En se référant aux figures 1 et 2, on reconnaît une partie d'un châssis 1 de bogie dont le châssis comporte 6 deux longerons latéraux 2, 3, qui sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'une entretoise transversale 4. L'entretoise transversale 4 est réalisée sous la forme d'une entretoise tubulaire coudée.5 Des roues motrices 5, 6 sont montées avec leur essieu 7 sur les longerons 2, 3. Dans ce mode de réalisation, on utilise une transmission 8 disposée à califourchon sur l'essieu, qui est reliée en entraînement à une unité motrice 10 par l'intermédiaire d'un accouplement 9. Un ensemble de quatre consoles 11, 12, 13 et 14 dépasse de la partie centrale de l'entretoise transversale 4, les consoles 11 et 12 étant visibles à la figure 1, et les consoles, 11 et 13 à la figure 2. La15 console 14 est dissimulée à la figure 1 par la console 12 et à la figure 2 par la console 13. Les références numériques des consoles respectivement dissimulées sur le dessin sont placées entre parenthèses. L'unité motrice 10 est suspendue à l'entretoise transversale 4 par20 l'intermédiaire de quatre ressorts à lames 15, 16, 17 et 18 et par l'intermédiaire des consoles 11 à 14 mentionnées. A la figure 1 les ressorts à lames 17 et 18, et à la figure 2 les ressorts à lames 16 et 18, sont dissimulés par des ressorts à lames situés respectivement25 devant et au-dessus, et leurs références numériques sont par conséquent placées entre parenthèses. Les plans de tous les quatre ressorts à lames 15 à 18 s'étendent sensiblement à la verticale, parallèlement au sens de la marche, et parallèlement les uns par rapport aux autres. Dans le mode de réalisation représenté, tous les quatre ressorts à lames s'étendent en outre obliquement du haut vers le bas entre leurs fixations sur le châssis 1 de bogie et leurs fixations sur l'unité motrice 10.35 Comme représenté en détail aux figures 3 et 4, tous 7 les quatre ressorts à lames, ici le ressort à lames 15, sont fixés en tension au niveau de leurs extrémités à l'aide d'éléments de serrage 19, 20 et de boulons filetés 21, ou fixés en tension avec les consoles 11 à 14 ou avec l'unité motrice 10. Chaque ressort à lames 15 est en l'occurrence constitué de lamelles individuelles de ressort 22 dont les extrémités sont écartées les unes des autres par des écarteurs 23. Il est de cette façon possible d'obtenir une rigidité transversale plus faible10 avec une résistance néanmoins suffisante, sans pour autant porter préjudice à la déviation transversale au sens de la marche dans l'esprit de ce que l'on appelle un choc en S. Afin d'éviter un encrassement, l'interstice entre les lamelles de ressort peut être comblé avec un15 élastomère. En variante, un tel bloc-ressort constitué de lamelles de ressort individuelles peut également être réalisé sans écarteurs dès lors que les lamelles de ressort s'appliquant les unes contre les autres sont pourvues d'un revêtement facilitant le glissement, par20 exemple en PTFE. Il est notamment évident d'après la figure 2, qu'en raison de sa suspension particulière transversalement au sens de la marche, l'unité motrice 10 peut déjà être légèrement déportée par des forces relativement faibles.25 alors qu'elle est suspendue de façon relativement rigide dans le sens de la marche et verticalement. Les oscillations transversales de l'unité motrice 10, qui sont en l'occurrence tout à fait souhaitables dans le but d'amortir des oscillations du châssis de bogie, sont30 amorties par un ou plusieurs éléments d'amortissement. Le mode de réalisation représenté comporte à cet effet un amortisseur hydraulique 24 (figure 2), qui est articulé par l'une de ses extrémités sur une bride 25 de l'entretoise transversale 4, et par son autre extrémité35 sur une bride 26 de l'unité motrice 10. Dans des courbes, la vitesse de marche doit naturellement être fortement réduite. Les forces centrifuges agissant sur l'unité motrice 10 sont cependant si importantes que le déport de l'unité motrice5 10 en résultant doit être limité de façon définie par des butées qui lui sont propres. De telles butées 27, qui sont visibles à la figure 2, atténuent naturellement les oscillations transversales de l'unité motrice 10, ce qui est cependant sans importance, car lesdites oscillations10 transversales n'interviennent et ne sont à amortir qu'à des vitesses élevées. Les butées mentionnées peuvent également être avantageusement intégrées dans l'élément d'amortissement 24. Le repère "28" désigne la caisse du véhicule schématiquement représentée à la figure 1.15 Dans le mode de réalisation représenté, l'unité motrice 10 n'est constituée que du moteur, qui est séparé de la transmission 8 solidaire de l'essieu par l'accouplement 9. L'invention englobe cependant également des réalisations dans le cas desquelles la transmission20 forme une unité rigide avec le moteur, de sorte que, dans l'esprit de la présente invention, le terme "unité motrice" doit également englober le terme "unité motrice/de transmission". Des réalisations doivent par ailleurs également être incluses, dans le cas desquelles25 l'unité motrice 10 est disposée sur un autre emplacement, par exemple coaxialement à l'essieu 7 en entourant ce dernier, et également sans transmission propre. Le mode de réalisation représenté comporte quatre ressorts à lames pour la suspension de l'unité motrice 10, mais il doit être clair que la suspension pourrait également être effectuée par trois ressorts à lames, par exemple par deux ressorts à lames disposés latéralement de l'unité motrice 10, et un disposé au-dessus. Il est par ailleurs également possible d'utiliser plus de quatre35 ressorts à lames. La position et le nombre de ressorts à lames dépendront avant tout de l'agencement constructif respectif, notamment du châssis de bogie. Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Véhicule de traction destiné notamment à des trains à très grande vitesse, comportant au moins un châssis (1) de bogie qui est monté de façon élastique sur des essieux (7), et une caisse (28) de véhicule montée de façon élastique sur celui-ci, une unité motrice (10) étant suspendue au châssis de bogie à proximité d'un essieu monté (5, 6, 7) et reliée en entraînement à l'essieu monté par l'intermédiaire d'un accouplement (9), caractérisé en ce que l'unité motrice (10) est exclusivement suspendue à des ressorts à lames (15 à 18), et en ce qu'on prévoit au moins trois ressorts à lames dont les plans de lames15 s'étendent sensiblement à la verticale, parallèlement au sens de la marche, et parallèlement les uns aux autres. 2. Véhicule de traction selon la revendication 1, caractérisé en ce que tous les ressorts à lames (15 à 18) sont disposés d'un côté de l'unité motrice (10), à savoir20 à l'avant ou à l'arrière par rapport au sens de la marche. 3. Véhicule de traction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que deux ressorts à lames (15, 16; 17, 18) superposés sont prévus à gauche et à droite de l'unité motrice (10). 4. Véhicule de traction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque ressort à lames (15 à 18) est sensiblement rectangulaire. 5. Véhicule de traction selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque ressort à lames (15) est constitué de lamelles de ressort (22). 6. Véhicule de traction selon la revendication 5, caractérisé en ce que les lamelles de ressort (22) s'appliquent les unes contre les autres et comportent un Il revêtement facilitant le glissement. 7. Véhicule de traction selon la revendication 5, caractérisé en ce que les lamelles de ressort (22) sont maintenues à une certaine distance les unes des autres.5 8. Véhicule de traction selon la revendication 7, caractérisé en ce que des écarteurs (23) sont disposés entre les lamelles de ressort (22) au niveau des extrémités de chaque ressort à lames (15). 9. Véhicule de traction selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'interstice entre les lamelles de ressort est comblé avec un élastomère. 10. Véhicule de traction selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les extrémités des ressorts à lames (15 à 18) sont fixées en15 tension et reliées rigidement au châssis (1) de bogie ou à l'unité motrice (10). 11. Véhicule de traction selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'au moins un élément d'amortissement (24) est disposé entre l'unité motrice (10) et le châssis (1) de bogie. 12. Véhicule de traction selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'élément d'amortissement (24) est agencé pour amortir des mouvements de l'unité motrice (10) transversalement au sens de la marche. 13. Véhicule de traction selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'élément d'amortissement est réalisé sous la forme d'un amortisseur hydraulique (24), qui est sensiblement disposé transversalement au sens de la marche.30 14. Véhicule de traction selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'on prévoit au moins une butée (27) pour le mouvement de l'unité motrice (10) transversalement au sens de la marche. 15. Véhicule de traction selon l'une quelconque des revendications 11 à 13 et la revendication 14, 12 caractérisé en ce qu'au moins une butée (27) est intégrée dans l'élément d'amortissement (24). 16. Véhicule de traction selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'unité motrice (10) est disposée à côté d'un essieu (7). 17. Véhicule de traction selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'unité motrice (10) est disposée coaxialement à l'essieu en entourant ce dernier.10 18. Véhicule de traction selon les revendications 1 et 2 et l'une quelconque des revendications 3 à 17, caractérisé en ce que le châssis de bogie est réalisé sous la forme d'un châssis ouvert vers l'avant et/ou vers l'arrière avec au moins une entretoise transversale (4),15 et en ce que l'unité motrice (10) est suspendue à cette entretoise transversale au moyen des ressorts à lames (15 à 18). 19. Véhicule de traction selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'entretoise transversale (4) est réalisée en tant qu'entretoise tubulaire. 20. Véhicule de traction selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que les ressorts à lames (15 à 18) s'étendent obliquement du haut vers le bas entre leurs fixations sur le châssis (1) de bogie et leurs fixations sur l'unité motrice (10).