Brevet FR3049252A1 — publié le 20170929

Bogie comprenant une liaison rigide entre les boîtes d'essieu, et véhicule ferroviaire associé La présente invention concerne un bogie de véhicule ferroviaire comprenant deux paires de roues, les roues d'une paire étant reliées l'une à l'autre par un dispositif de liaison pour former un essieu, lesdits essieux étant reliés l'un à l'autre par un châssis, le châssis étant articulé en deux demi-châssis, chacun des essieux étant articulé au châssis, deux boîtes d'essieu associées étant montées par essieu, les boîtes d'essieu étant montées à chaque extrémité de l'essieu, les boîtes d'essieu reliant l'essieu au châssis. Le document FR 2991956 Al décrit un bogie comprenant deux paires de roues, les roues de chaque paire étant reliées l'une à l'autre par une structure d'essieu portée par le châssis par l'intermédiaire de moyens de suspension primaire comprenant un bras solidaire de la boîte d'essieu et un ressort solidaire du bras et du châssis. Cependant, la structure d'un tel type de bogie est complexe. Chaque boîte d'essieu comprend généralement deux roulements assurant la rotation de la roue par rapport au châssis auquel elle est reliée. Les deux roulements permettent notamment de reprendre le débattement vertical et les efforts partiellement transversaux s'appliquant entre l'essieu et les boîtes d'essieu dans lesquelles il est reçu. L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant un bogie de véhicule ferroviaire de structure simplifiée dont les suspensions restent efficaces et présentant un encombrement vertical réduit afin que le bogie puisse équiper un véhicule ferroviaire à plancher bas. A cet effet, l'invention a notamment pour objet un bogie de véhicule ferroviaire du type précité, dans lequel, pour chaque essieu, les deux boîtes d'essieu sont reliées par une liaison rigide, la liaison rigide étant assurée par un fourreau, le fourreau reliant les deux boîtes d'essieu associées et entourant le dispositif de liaison de l'essieu correspondant. La liaison rigide comprenant le fourreau entre les deux boîtes d'essieu d'un même essieu transmet les efforts d'une boîte d'essieu vers l'autre. Les roulements sont mutualisés entre les deux boîtes d'essieu. Il est alors possible de simplifier les boîtes d'essieu, notamment en réduisant le nombre de roulements tout en conservant la reprise d'efforts transversaux. Le bogie selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : 3049252 2 - il comprend des moyens de suspension primaire entre chaque boîte d'essieu et le châssis ; - les moyens de suspension primaire comprennent un ressort sensiblement vertical ; 5 - au niveau de chaque moyen de suspension primaire, le châssis est situé sous la boîte d'essieu correspondante ; - chaque boîte d'essieu comprend un unique roulement, assurant la rotation de l'essieu par rapport à la boîte d'essieu ; - chaque roulement a la forme d'un cône de révolution tronqué ; 10 - les roulements des boîtes d'essieu associées sont sensiblement symétriques par rapport à un plan central ; et - chaque essieu est articulé à un demi-châssis respectif autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe de l'essieu. L'invention concerne également un véhicule ferroviaire comprenant au moins un 15 bogie tel que défini précédemment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'un bogie de véhicule ferroviaire selon un 20 exemple de mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 2 est une vue en coupe du bogie de la figure 1, dans un plan de coupe Il transversal passant par un essieu du bogie. Dans la présente description, les termes « vertical » et « horizontal » sont définis par rapport à un bogie monté dans un véhicule ferroviaire posé sur des rails. Ainsi, un 25 plan horizontal est sensiblement parallèle au plan dans lequel s'étendent les essieux et le plan vertical est sensiblement parallèle au plan dans lequel s'étendent les roues. Le terme « longitudinal » est défini par rapport à la direction dans laquelle s'étend un véhicule ferroviaire dans un plan horizontal et correspondant à la direction de circulation du véhicule ferroviaire, et le terme « transversal » est défini selon une direction 30 sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale dans un plan horizontal. On a représenté sur la figure 1 un repère, dans lequel la direction longitudinale est désignée par la référence X, la direction transversale est désignée par la référence Y, et la direction verticale, perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale Y, est désignée par la référence Z. 35 Par ailleurs, les termes « avant » et « arrière » sont définis par rapport au sens de déplacement du véhicule ferroviaire dans la direction longitudinale X. 3049252 3 On a représenté sur la figure 1 un bogie 10 de véhicule ferroviaire. Le bogie 10 comprend un châssis 12 et deux paires de roues 14, agencées respectivement à l'avant et à l'arrière du bogie 10. Dans l'exemple représenté, le châssis 12 est dit du type intérieur, c'est-à-dire qu'il 5 est disposé dans un espace délimité par les roues 14. Un tel châssis intérieur présente une masse réduite, et un faible coût de fabrication, en plus de réduire l'encombrement du bogie dans la direction transversale. Le châssis 12 comporte deux longerons latéraux 28 et deux traverses de châssis, notamment une traverse avant 30 et une traverse arrière 32, s'étendant chacune 10 transversalement entre les longerons latéraux 28. Le châssis 12 est, par exemple, un châssis articulé en deux demi-châssis. Les deux essieux s'accommodent d'un roulis l'un par rapport à l'autre notamment grâce à l'articulation du châssis. Chaque traverse 30, 32 est solidaire d'un longeron latéral 28 respectif, et articulé 15 autour d'une liaison pivot 34 avec l'autre longeron 28, d'axe parallèle à une direction générale dans laquelle s'étend le longeron 28 avec lequel il est articulé. Ainsi, le châssis 12 comporte deux parties en forme de L, chaque partie en forme de L étant formée par une traverse et un longeron respectif. Ces deux parties en forme de L forment les deux demi-châssis. 20 Les deux demi-châssis sont articulées l'un par rapport à l'autre sensiblement autour d'un axe diagonal passant par les liaisons pivot 34. On notera qu'un châssis articulé similaire à celui de l'invention est par exemple décrit dans EP 0 834 435. Un tel châssis permet de limiter les déchargements de roues induits par des défauts de voies, appelés gauches, et de franchir ces gauches de voies 25 sans encombre. Les roues 14 de chaque paire sont reliées l'une à l'autre par un dispositif de liaison 16 pour former un essieu 18, comprenant deux roues et le dispositif de liaison reliant les roues. Le dispositif de liaison 16 s'étend transversalement entre les roues 14 et est 30 solidaire de ces roues 14. Le dispositif de liaison 16 assure notamment la fonction d'arbre de transmission entre les roues 14, mais également la fonction de porter la charge Le dispositif de liaison 16 assure ainsi la transmission de mouvement entre les deux roues 14 de l'essieu 18. 35 Les essieux 18 s'étendent selon un axe principal W entre deux extrémités. Une roue 14 est montée à chaque extrémité de l'essieu 18. 3049252 4 Les essieux 18 sont reliés l'un à l'autre par le châssis 12. Chacun des essieux 18 est articulé au châssis 12. Ici chaque essieu 18 est en liaison articulée simultanément aux deux demi-châssis autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe de l'essieu, et sensiblement dans le plan de 5 l'essieu. Deux boîtes d'essieu 22 associées sont montées par essieu 18. Les boîtes d'essieu 22 sont montées à chaque extrémité de l'essieu 18, entre les roues 14. Les boîtes d'essieu 22 relient l'essieu 18 au châssis 12. 10 Pour chaque essieu 18, les deux boîtes d'essieu 22 sont reliées par une liaison rigide 36. La liaison rigide 36 ne tourne pas en rotation autour de l'essieu 18. La liaison rigide 36 est assurée par un fourreau 38. Le fourreau 38 relie les deux boîtes d'essieu 22 associées et entoure le dispositif 15 de liaison 16 de l'essieu 18 correspondant. Le fourreau 38 entoure également les boîtes d'essieu 22 associées. Chaque boîte d'essieu 22 comprend ici un unique roulement 80, assurant la rotation de l'essieu 18 par rapport à la boîte d'essieu 22. La boîte d'essieu 22 est, par exemple, essentiellement l'emplacement du ou des 20 roulements 80. Chaque roulement 80 a la forme d'un cône de révolution tronqué. Le cône de révolution s'étend autour de l'axe principal de l'essieu 18. Les roulements 80 des boîtes d'essieu 22 associées sont sensiblement symétriques par rapport à un plan central P. 25 Le plan central P s'étend verticalement à égale distance des roues 14 de l'essieu 18. Chaque roulement 80 forme un angle a non nul avec l'axe principal W de l'essieu 18. Les roulements 80 des boites d'essieu 22 associées forment ainsi des angles a opposés avec l'axe principal W de l'essieu. L'angle a est compris entre 10 et 20°. 30 La liaison rigide 36 entre les boîtes d'essieu 22 transmet les efforts appliqués selon une direction transversale au bogie d'une boîte d'essieu à l'autre. Les roulements 80 des boîtes d'essieu 22 sont aptes à reprendre l'ensemble des efforts transversaux grâce à la liaison rigide, aussi efficacement que selon une structure habituelle dans laquelle chaque boîte d'essieu comprend deux roulements ayant des 35 angles opposés. 3049252 5 Le châssis 12 est relié aux boîtes d'essieu 22 par l'intermédiaire de moyens de suspension primaires 40 qui vont maintenant être décrits. Plus particulièrement, chaque longeron latéral 28 est relié à deux boîtes d'essieu 22 par l'intermédiaire de deux de ces moyens de suspension primaires 40. 5 Les moyens de suspension primaires 40 sont aptes à reprendre des débattements verticaux. Comme cela est notamment représenté sur la figure 1, les moyens de suspension comportent, pour chaque boîte d'essieu 22, un bras 42 et un ressort hélicoïdal primaire 44. 10 Chaque bras 42 s'étend sensiblement longitudinalement entre une première extrémité 46A solidaire de la boîte d'essieu 22 correspondante, et une seconde extrémité 46B libre. Chaque ressort hélicoïdal primaire 44 s'étend entre la seconde extrémité 46B du bras 38, et un siège 48, porté par le châssis 12, notamment par le longeron latéral 28 15 correspondant. Comme indiqué précédemment, chaque bras 42 s'étend sensiblement longitudinalement, de sorte que chaque ressort hélicoïdal primaire 44 est déporté sensiblement à hauteur du dispositif de liaison 16. Avantageusement, chaque ressort hélicoïdal primaire 44 s'étend selon une 20 direction sensiblement verticale Z. Au niveau de chaque moyen de suspension primaire 40, le châssis 12 est situé sous la boîte d'essieu 22 correspondante. Ainsi le châssis 12 s'étend généralement sous les essieux 18. Dans le cas où le bogie 10 est un bogie moteur, au moins l'un parmi les longerons 25 latéraux 28 porte un moteur. De manière classique, chaque moteur est relié à au moins l'une des roues 14 par l'intermédiaire d'un réducteur et d'un accouplement raccordant le moteur au réducteur. Le bogie 10 comporte par ailleurs des moyens de suspension secondaires 48, permettant un déplacement vertical relatif du bogie 10 par rapport à une voiture du 30 véhicule ferroviaire sur lequel ledit bogie 10 est monté. Les moyens de suspension secondaires 50 comportent, pour chacun des longerons latéraux 28, au moins un ressort hélicoïdal secondaire 52, par exemple deux ressorts hélicoïdaux secondaires 52 agencés en parallèle, s'étendant chacun entre un premier siège 54A ménagé sur le longeron 28, et un second siège 54B destiné à recevoir 35 le véhicule ferroviaire. 3049252 6 Avantageusement, chaque ressort hélicoïdal secondaire 52 s'étend dans une direction sensiblement verticale Z, c'est-à-dire une direction sensiblement perpendiculaire à la direction générale dans laquelle s'étend le longeron 28 portant le premier siège 54A pour ce ressort hélicoïdal secondaire 52. 5 On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, mais pourrait présenter diverses variantes sans sortir du cadre des revendications. En particulier, l'invention pourrait être appliquée à un bogie porteur, ne comportant pas de moteur. Par ailleurs, le châssis articulé du bogie pourrait présenter une autre structure que 10 celle qui a été précédemment décrite. Enfin, le bogie selon l'invention pourrait équiper tout type de véhicule ferroviaire, par exemple, un tramway, un métro ou un train grandes lignes. La liaison rigide 36 entre les boîtes d'essieu transmet les efforts entre les deux boîtes d'essieu. Les roulements des boîtes d'essieu sont ainsi mutualisés. Il n'est pas 15 nécessaire d'avoir deux roulements par boîte d'essieu. Les deux roulements mutualisés de l'essieu sont aptes à supporter les différents efforts, notamment transversaux. De plus, la liaison rigide 36 n'étant pas entraînée en rotation, un ou plusieurs équipements sont susceptibles d'y être accrochés sans être à leur tour entraînés en rotation. 20 L'articulation du châssis reprend le roulis, notamment en cas de virage, de sorte à limiter l'inclinaison de la caisse par rapport à la voie. Ainsi, pour des voies souterraines, la distance prévue entre la caisse et un éventuel mur délimitant la voie, de part et d'autre de la caisse, est susceptible d'être diminuée. Les dimensions de la caisse peuvent donc être augmentées, de sorte à obtenir un espace plus important dans la caisse pour les 25 passagers et/ou la marchandise à transporter. REVENDICATIONS1.- Bogie de véhicule ferroviaire comprenant deux paires de roues (14), les roues (14) d'une paire étant reliées l'une à l'autre par un dispositif de liaison (16) pour former un essieu (18), lesdits essieux (18) étant reliés l'un à l'autre par un châssis (12), le châssis (12) étant articulé en deux demi-châssis, chacun des essieux (18) étant articulé au châssis (12), deux boîtes d'essieu (22) associées étant montées par essieu (18), les boîtes d'essieu (22) étant montées à chaque extrémité de l'essieu (18), les boîtes d'essieu (22) reliant l'essieu (18) au châssis (12), caractérisé en ce que, pour chaque essieu (18), les deux boîtes d'essieu (22) sont reliées par une liaison rigide (36), la liaison rigide (36) étant assurée par un fourreau (38), le fourreau (38) reliant les deux boîtes d'essieu (22) associées et entourant le dispositif de liaison (16) de l'essieu correspondant (18). 2.- Bogie selon la revendication 1, comprenant des moyens de suspension primaire (40) entre chaque boîte d'essieu (22) et le châssis (12). 3.- Bogie selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de suspension primaire (40) comprennent un ressort (44) sensiblement vertical. 4.- Bogie selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au niveau de chaque moyen de suspension primaire (40), le châssis (12) est situé sous la boîte d'essieu (22) correspondante. 5.- Bogie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque boîte d'essieu (22) comprend un unique roulement (80), assurant la rotation de l'essieu (18) par rapport à la boîte d'essieu (22). 6.- Bogie selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque roulement (80) a la forme d'un cône de révolution tronqué. 7.- Bogie selon la revendication 6, caractérisé en ce que les roulements (80) des boîtes d'essieu (22) associées sont sensiblement symétriques par rapport à un plan central (P). 3049252 8 8.- Bogie selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque essieu (18) est articulé à un demi-châssis respectif autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe de l'essieu (18). 5 9.- Véhicule ferroviaire comprenant au moins un bogie (10) selon l'une des revendications 1 à 8.