Brevet FR3049254A1 — publié le 20170929

Bogie de véhicule ferroviaire comprenant un dispositif de suspension primaire décalé La présente invention concerne un bogie de véhicule ferroviaire, du type comprenant un châssis comprenant au moins un longeron s'étendant selon une direction longitudinale et au moins une roue, ladite roue étant montée sur une boîte d'essieu et étant mobile en rotation par rapport à ladite boîte d'essieu autour d'un axe de rotation sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale, ladite boîte d'essieu étant fixée au longeron par un dispositif de suspension primaire comprenant un élément élastique fixé d'une part au longeron et d'autre part à la boîte d'essieu et agencé pour autoriser un débattement selon une direction d'élévation du châssis par rapport à la boîte d'essieu et à la roue, la direction d'élévation étant sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale et à l'axe de rotation. L'invention concerne également un véhicule ferroviaire comprenant un tel bogie. Dans un bogie de véhicule ferroviaire, il est connu de suspendre le châssis du bogie par rapport aux essieux par l'intermédiaire de suspensions primaires s'étendant entre les boîtes d'essieu sur lesquelles les roues sont montées mobiles en rotation et les longerons du bogie. De telles suspensions primaires permettent d'amortir les déformations, telles que les gauches de voies, entre les essieux et le châssis. Comme représenté sur la figure 1 qui montre une partie d'un bogie conventionnel, chaque suspension primaire comprend généralement un élément élastique 1, tel qu'un ressort hélicoïdal, s'étendant entre un plateau 2 disposé sur la boîte d'essieu 4 et une surface d'appui 6 s'étendant sous un longeron 8 du châssis. Ainsi, un débattement selon une direction d'élévation, sensiblement verticale lorsque le véhicule ferroviaire circule, est autorisé entre l'essieu et le châssis, ce qui permet l'amortissement souhaité. Un tel agencement est nécessaire pour permettre la reprise des efforts appliqués par la masse du véhicule s'étendant au-dessus du bogie. Cependant, une telle architecture du bogie nécessite que le longeron 6 s'étende au-dessus de la boîte d'essieu, ce qui augmente l'encombrement du bogie selon la direction d'élévation. Un tel encombrement peut être gênant, notamment pour des véhicules ferroviaires dont les voitures ont deux étages, ce qui nécessite d'avoir un plancher inférieur. Dans le cas d'un bogie trop encombrant, il n'est pas possible d'avoir deux étages au droit du bogie sans limiter fortement le volume de l'habitacle, ce qui est inconfortable pour la circulation des passagers. Certains véhicules ferroviaires prévoient de n'avoir qu'un passage, dit passage d'interconnexion, à un seul étage au droit des bogies, ce qui oblige à emprunter 3049254 2 un escalier pour passer d'une voiture à une autre lorsqu'un passager n'est pas au niveau auquel s'étend le passage d'interconnexion. L'un des buts de l'invention est de pallier ces inconvénients en proposant un bogie dont l'encombrement, notamment selon la direction d'élévation, est réduit. 5 A cet effet, l'invention concerne un bogie du type précité, dans lequel le dispositif de suspension primaire comprend au moins un bielle de transmission d'effort articulée d'une part à la boîte d'essieu et d'autre part à un levier articulé sur le longeron, ledit levier étant en outre articulé à l'élément élastique de sorte que l'élément élastique est fixé à la boîte d'essieu par l'intermédiaire du levier et de la bielle de transmission. 10 La bielle de transmission et le levier permettent de déporter l'élément élastique à un emplacement dans lequel il n'ajoute pas à l'encombrement au-dessus de la boîte d'essieu. En outre, cet agencement permet de disposer l'élément élastique de telle façon qu'il s'étend dans une autre direction que la direction d'élévation. Ainsi, la longueur de l'élément élastique peut être augmentée pour améliorer la reprise d'efforts supportée par 15 l'élément élastique sans augmenter l'encombrement selon la direction d'élévation du dispositif de suspension primaire. Selon d'autres caractéristiques du bogie selon l'invention, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles : - la bielle de transmission et le levier sont agencés pour que l'élément élastique 20 s'étende selon une direction sensiblement longitudinale au droit d'une partie extrême longitudinale du longeron ; - la bielle de transmission s'étend sensiblement selon la direction d'élévation ; - la bielle de transmission est disposée entre l'axe de rotation et une extrémité longitudinale du longeron selon la direction longitudinale ; 25 - les axes d'articulation de la bielle de transmission et du levier sont parallèles à l'axe de rotation ; - le dispositif de suspension primaire comprend en outre une bielle inférieure articulée d'une part à un point d'articulation inférieur du longeron et d'autre part à un point d'articulation inférieur de la boîte d'essieu et une bielle supérieure articulée d'une part à 30 un point d'articulation supérieur du longeron et d'autre part à un point d'articulation supérieur de la boîte d'essieu, le point d'articulation inférieur et le point d'articulation supérieur du longeron, respectivement de la boîte d'essieu, s'étendant l'un en-dessous de l'autre selon la direction d'élévation ; - le point d'articulation inférieur et le point d'articulation supérieur de la boîte d'essieu sont disposés de part et d'autre de l'axe de rotation selon la direction d'élévation ; 3049254 3 - le point d'articulation inférieur et le point d'articulation supérieur de la boîte d'essieu sont disposés de part et d'autre de l'axe de rotation selon la direction longitudinale ; - la bielle inférieure et la bielle supérieure sont de même longueur ; et 5 - le longeron s'étend à une hauteur, mesurée selon la direction d'élévation, inférieure à la hauteur de la roue. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 10 - la figure 1 est une représentation schématique de côté d'une partie d'un bogie selon l'art antérieur, - la figure 2 est une représentation schématique de côté d'une partie d'un bogie selon l'invention, et - la figure 3 est une représentation schématique simplifiée de dessus d'un bogie 15 selon l'invention. Dans la description, le terme « longitudinal » est défini par rapport à la direction de circulation d'un véhicule ferroviaire sur des rails. Le terme « transversal » est défini selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale et correspondant à la direction selon laquelle les rails sont espacés. Le terme « élévation » est défini selon une direction 20 perpendiculaire à la direction longitudinale et à la direction transversale. Lorsque le véhicule ferroviaire circule sur des rails horizontaux, les directions longitudinale et transversale sont sensiblement horizontales et la direction d'élévation est sensiblement verticale. Les termes « en-dessous » et « au-dessus » sont définis par rapport à la direction d'élévation. 25 En référence aux figures 2 et 3, on décrit un bogie 10 comprenant un châssis 12 et au moins une roue 14 reliée à un longeron 16 du châssis 12 par l'intermédiaire d'une boîte d'essieu 18 et d'un dispositif de suspension primaire 20. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 3, le bogie 10 comprend, de façon conventionnelle, quatre roues 14 reliées chacune au châssis 12 par l'intermédiaire 30 d'une boîte d'essieu 18 et d'un dispositif de suspension primaire 18. Les roues 14 sont reliées deux à deux par un arbre 22 de sorte à former deux essieux montés chacun mobile en rotation dans une paire de boîtes d'essieu 18. Le châssis 12 comprend deux longerons 16 reliant chacun l'une des boîtes d'essieu 18 d'une paire à l'une des boîtes d'essieu 18 de l'autre paire de boîtes d'essieu 18. Les longerons 16 sont par exemple 35 reliés l'un à l'autre par deux traverses 24. Cependant, cette structure particulière de bogie 10 n'est donnée qu'à titre d'exemple et d'autres structures pourraient être envisagées. 3049254 4 Ainsi, Chaque roue pourrait être montée mobile en rotation dans une boîte d'essieu indépendamment des autres. Le bogie pourrait comprendre plus de deux longerons, par exemple articulés entre eux. Les roues ont été représentées comme s'étendant à l'extérieur du bogie 10, mais elles pourraient être disposées à l'intérieur. Le bogie peut 5 être motorisé ou non, c'est-à-dire qu'il peut comprendre, ou non, un ou deux moteurs pour entraîner en rotation un ou les deux essieux du bogie 10. Dans la suite de la description seule la relation entre une roue, une boîte d'essieu et un longeron sera décrite, cette relation étant identique pour toutes les roues, boîtes d'essieu et longerons. 10 La roue 14 est mobile en rotation par rapport à la boîte d'essieu 18 autour d'un axe de rotation A sensiblement transversal et présente une hauteur h, mesurée selon la direction d'élévation, égale au diamètre de la roue 14. La hauteur h est par exemple sensiblement comprise entre 750 mm et 1250 mm. Le longeron 16 s'étend selon une direction longitudinale à une hauteur h', mesurée 15 selon la direction d'élévation, inférieure à la hauteur h de la roue. Par inférieure, on entend que le longeron 16 ne présente aucune partie s'étendant à une hauteur supérieure à celle de la roue. Le longeron 16 ne comprend notamment pas de partie s'élevant au-dessus de la boîte d'essieu 18, comme représenté sur la figure 2. La hauteur h' est par exemple sensiblement comprise entre 475 mm et 725 mm. Un tel résultat peut être 20 obtenu grâce au dispositif de suspension primaire 20 selon l'invention comme cela sera décrit ultérieurement. Lorsque le dispositif de suspension primaire 20 n'est pas sollicité, une extrémité longitudinale 26 du longeron 16 s'étend sensiblement à la même hauteur que la boîte d'essieu 18 en regard de celle-ci, comme représenté sur la figure 2. 25 Le dispositif de suspension primaire 20 comprend au moins un élément élastique 28 s'étendant entre un plateau 30 solidaire de la boîte d'essieu 18 et une surface d'appui 32 solidaire du longeron 16, s'étendant en regard du plateau 30. Le plateau 30 est solidaire de la boîte d'essieu 18 par l'intermédiaire d'une bielle de transmission 34 et d'un levier 36. 30 La bielle de transmission 34 est articulée à l'une 38 de ses extrémités à la boîte d'essieu et à son autre extrémité 40 au levier 36 autour d'axes d'articulation sensiblement parallèles à l'axe de rotation A. La bielle de transmission 34 s'étend sensiblement selon la direction d'élévation entre l'axe de rotation A et l'extrémité longitudinale 26 du longeron 16 selon la direction 35 longitudinale. Plus particulièrement, l'extrémité 38 de la bielle de transmission 34 est articulée à une partie inférieure 42 de la boîte d'essieu. Par partie inférieure, on entend 3049254 5 une partie s'étendant sous l'axe de rotation A selon la direction d'élévation. La partie inférieure 42 est en outre décalée vers le longeron 16 selon la direction longitudinale. Le levier 36 présente sensiblement une forme de V comprenant deux branches 44 se joignant en un point d'articulation 46 articulé au longeron 16 autour d'un axe 5 d'articulation sensiblement parallèle à l'axe de rotation A. Plus particulièrement, le point d'articulation 46 est articulé à une partie supérieure 48 du longeron 16 s'étendant en saillie de l'extrémité longitudinale 26 du longeron 16 vers la boîte d'essieu 18. Par partie supérieure, on entend une partie s'étendant au-dessus de l'axe de rotation A selon la direction d'élévation. 10 L'extrémité 40 de la bielle de transmission 34 est articulée à l'extrémité d'une des branches 44 du levier 36 autour d'un axe d'articulation sensiblement parallèle à l'axe de rotation A. Plus particulièrement, l'extrémité 40 est articulée à une branche 44 qui s'étend sensiblement selon la direction longitudinale vers la boîte d'essieu 18 à partir du point d'articulation 46. 15 L'extrémité de l'autre branche 44 du levier 36 est articulée au plateau 30 autour d'un axe d'articulation sensiblement parallèle à l'axe de rotation A. Cette branche 44 articulée au plateau 30 s'étend sensiblement selon la direction d'élévation en saillie de la partie supérieure 48 du longeron 16 à partir du point d'articulation 46. Ainsi le plateau 30 s'étend sensiblement dans un plan contenant une direction 20 d'élévation et une direction transversale. La surface d'appui 32 s'étend sensiblement parallèlement au plateau 30 et est articulée au longeron 16 autour d'un axe d'articulation sensiblement parallèle à l'axe de rotation A. Plus particulièrement la surface d'appui 32 est articulée à un point d'articulation 50 s'étendant en saillie d'une partie intermédiaire du longeron 16 disposée au voisinage 25 de l'extrémité longitudinale 26 du longeron. Ainsi, le plateau 30 et la surface d'appui 32 définissent entre eux un espace s'étendant sensiblement selon la direction longitudinale au droit et au-dessus d'une partie extrême longitudinale du longeron 16. L'élément élastique 28 est disposé dans cet espace de sorte que l'élément élastique 28 s'étend selon un axe sensiblement longitudinal. 30 L'élément élastique 28 est par exemple formé par un ressort hélicoïdal dont l'axe s'étend sensiblement selon la direction longitudinale et dont les extrémités prennent appui sur le plateau 30 d'une part et sur la surface d'appui 32 d'autre part. La longueur de l'élément élastique 28 peut être choisie pour absorber efficacement les efforts entre l'essieu et le châssis en positionnant le point d'articulation 50 à une distance adaptée en conséquence 35 de l'extrémité longitudinale 26 du longeron 16. 3049254 6 Le levier 36 forme un renvoi permettant de transformer un mouvement selon la direction d'élévation de la bielle de transmission 34, dû à un mouvement relatif du longeron 16 par rapport à la boîte d'essieu 18 selon la direction d'élévation, en un mouvement selon la direction longitudinale appliqué sur l'élément élastique 28. L'élément 5 élastique 28 est ainsi apte à reprendre les efforts selon la direction d'élévation entre le longeron 16 et la boîte d'essieu 18 et ainsi remplir sa fonction de suspension. Le positionnement de l'élément élastique 28 au-dessus du longeron et de sorte à ce qu'il s'étende selon une direction sensiblement longitudinale permet de réduire l'encombrement au droit de la boîte d'essieu. En effet, grâce à cet agencement, il n'est 10 pas nécessaire, pour placer la surface d'appui en regard du plateau, de prévoir que le longeron passe au-dessus de la boîte d'essieu 18 comme c'est usuellement le cas. Ainsi, en comparant le bogie traditionnel représenté sur la figure 1 et le bogie selon l'invention, un espace compris entre 200 mm et 450 mm peut être gagné au-dessus de la boîte d'essieu 18. 15 Le dispositif de suspension primaire comprend en outre une bielle inférieure 52 et une bielle supérieure 54 joignant chacune l'extrémité longitudinale 26 du longeron 16 à la boîte d'essieu 18. Les bielles inférieures 52 et supérieure 54 sont identiques, c'est-à-dire qu'elles présentent la même forme et la même longueur, et s'étendent parallèlement selon des 20 directions sensiblement longitudinales lorsque le dispositif de suspension primaire n'est pas sollicité. Chaque bielle 52, 54 est articulée d'une part à l'une de ses extrémités à la boîte d'essieu 18 et d'autre part à son extrémité au longeron 16 autour d'axes d'articulation sensiblement parallèles à l'axe de rotation A. Plus particulièrement, la bielle inférieure 52 est articulée à la partie inférieure 42 de 25 la boîte d'essieu 18 d'une part et à une partie inférieure 56 du longeron 16 d'autre part. Le point d'articulation inférieur 58 entre la bielle inférieure 52 et la partie inférieure 42 est décalé longitudinalement et selon la direction d'élévation par rapport à l'axe de rotation A. Ainsi, le point d'articulation inférieur 58 est décalé vers le longeron selon la direction longitudinale et est disposé sous l'axe de rotation A selon la direction d'élévation, comme 30 visible sur la figure 2. La bielle supérieure 54 est articulée à une partie supérieure 60 de la boîte d'essieu d'une part et à l'extrémité de la partie supérieure 48 du longeron 16 d'autre part. Le point d'articulation supérieur 62 entre la bielle supérieure 54 et la partie supérieure 60 est décalé longitudinalement et selon la direction d'élévation par rapport à l'axe de rotation A. 35 Ainsi, le point d'articulation supérieur 62 est décalé vers l'extérieur du bogie selon la 3049254 7 direction longitudinale et est disposé au-dessus de l'axe de rotation A selon la direction d'élévation, comme visible sur la figure 2. Ainsi, les points d'articulation inférieur 58 et supérieur 62 sont disposés de part et d'autre de l'axe de rotation A selon la direction longitudinale et selon la direction 5 d'élévation. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 2, les points d'articulation inférieur 58 et supérieur 62 et l'axe de rotation A sont alignés selon une droite inclinée par rapport à la direction longitudinale et la direction d'élévation. Les bielles inférieure 52 et supérieure 54 étant identiques, le point d'articulation inférieur 64 entre la bielle inférieure 52 et la partie inférieure 56 du longeron et le point 10 d'articulation supérieur 66 entre la bielle supérieure 54 et la partie supérieure 48 du longeron sont également décalés l'un par rapport à l'autre selon la direction longitudinale et selon la direction d'élévation. Ainsi, les points d'articulation 58, 62, 64, 66 forment un parallélogramme déformable selon le mouvement des bielles induit par le mouvement du longeron 16 par 15 rapport à la boîte d'essieu 18. Un tel parallélogramme déformable permet de reprendre les efforts appliqués entre le châssis et la partie roulante du bogie selon la direction d'élévation et de reprendre le couple généré par le montage en porte à faux de l'élément élastique par rapport à l'axe de rotation A, c'est-à-dire le montage décalé selon la direction longitudinale et selon la direction d'élévation de l'élément élastique 28 par 20 rapport à l'axe de rotation A. Dans le bogie 10 décrit ci-dessus, l'encombrement du châssis 12 selon la direction d'élévation est réduit, puisque la hauteur h' à laquelle s'étend le longeron 16 peut être inférieure à la hauteur h de la roue, comme cela a été décrit précédemment, tout en conservant un dispositif d'articulation primaire 20 efficace apte à suspendre le châssis 12 25 par rapport à la boîte d'essieu 18. Un tel bogie est particulièrement adapté pour des véhicules ferroviaires à plancher bas, dans lesquels on souhaite que le plancher bas s'étende également au droit du bogie sans limiter le volume disponible au droit du volume. C'est par exemple le cas dans un véhicule ferroviaire à deux étages dans lequel le passage d'interconnexion joignant deux 30 voitures s'étendant au-dessus du bogie comprend également deux étages. Dans un tel véhicule ferroviaire, le passage d'interconnexion comprend un plancher inférieur reliant les planchers inférieurs de deux voitures adjacentes et un plancher supérieur reliant les planchers supérieurs de ces deux voitures, le plancher inférieur passant au-dessus du bogie. Dans la mesure où les longerons 16 du châssis 35 s'étendent à une hauteur réduite, la hauteur du plancher inférieur du passage 3049254 8 d'interconnexion peut également être réduite, ce qui permet d'augmenter l'espace disponible dans le passage d'interconnexion. Un tel bogie peut également être utilisé lorsqu'il s'étend directement sous une voiture au plancher inférieur abaissé. 5 REVENDICATIONS1.- Bogie (10) de véhicule ferroviaire comprenant un châssis (12) comprenant au moins un longeron (16) s'étendant selon une direction longitudinale et au moins une roue (14), ladite roue (14) étant montée sur une boîte d'essieu (18) et étant mobile en rotation par rapport à ladite boîte d'essieu (18) autour d'un axe de rotation (A) sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale, ladite boîte d'essieu (18) étant fixée au longeron (16) par un dispositif de suspension primaire (20) comprenant un élément élastique (28) fixé d'une part au longeron et d'autre part à la boîte d'essieu et agencé pour autoriser un débattement selon une direction d'élévation du châssis (12) par rapport à la boîte d'essieu (18) et à la roue (14), la direction d'élévation étant sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale et à l'axe de rotation (A), caractérisé en ce que le dispositif de suspension primaire (20) comprend au moins un bielle de transmission (34) d'effort articulée d'une part à la boîte d'essieu (18) et d'autre part à un levier (36) articulé sur le longeron (16), ledit levier (36) étant en outre articulé à l'élément élastique (28) de sorte que l'élément élastique (28) est fixé à la boîte d'essieu (18) par l'intermédiaire du levier (36) et de la bielle de transmission (34). 2.- Bogie selon la revendication 1, dans lequel la bielle de transmission (34) et le levier (36) sont agencés pour que l'élément élastique (28) s'étende selon une direction sensiblement longitudinale au droit d'une partie extrême longitudinale du longeron (16). 3.- Bogie selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la bielle de transmission (34) s'étend sensiblement selon la direction d'élévation. 4.- Bogie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la bielle de transmission (34) est disposée entre l'axe de rotation (A) et une extrémité longitudinale (26) du longeron (16) selon la direction longitudinale. 5.- Bogie selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les axes d'articulation de la bielle de transmission (34) et du levier (36) sont parallèles à l'axe de rotation (A). 6.- Bogie selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif de suspension primaire (20) comprend en outre une bielle inférieure (52) articulée d'une part à un point d'articulation inférieur (64) du longeron (16) et d'autre part à un point d'articulation inférieur (58) de la boîte d'essieu (18) et une bielle supérieure (54) articulée d'une part à un point d'articulation supérieur (66) du longeron (16) et d'autre part à un point d'articulation supérieur (62) de la boîte d'essieu (18), le point d'articulation inférieur (64, 58) et le point d'articulation supérieur (66, 62) du longeron (16), respectivement de la boîte d'essieu (18), s'étendant l'un en-dessous de l'autre selon la direction d'élévation. 3049254 10 7.- Bogie selon la revendication 6, dans lequel le point d'articulation inférieur (58) et le point d'articulation supérieur (62) de la boîte d'essieu (18) sont disposés de part et d'autre de l'axe de rotation (A) selon la direction d'élévation. 8.- Bogie selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le point d'articulation inférieur 5 (58) et le point d'articulation supérieur (62) de la boîte d'essieu (18) sont disposés de part et d'autre de l'axe de rotation (A) selon la direction longitudinale. 9.- Bogie selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel la bielle inférieure (52) et la bielle supérieure (54) sont de même longueur. 10.- Bogie selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le 10 longeron (16) s'étend à une hauteur (h'), mesurée selon la direction d'élévation, inférieure à la hauteur (h) de la roue (14).