Brevet FR3078671A1 — publié le 20190913

Véhicule ferroviaire comprenant une traverse de charge en fonte La présente invention concerne un véhicule ferroviaire comprenant aux moins une voiture, chaque voiture comprenant une caisse de voiture, la caisse étant supportée par au moins un bogie comprenant des coussins d'air et des longerons. La caisse et le bogie sont liés entre eux par au moins une traverse de charge. L'invention s'applique plus particulièrement aux véhicules ferroviaires du type métro, trains interrégionaux et autres. Pour faciliter le processus de fabrication d'un bogie, il est connu d'utiliser des composants en fonte. Par rapport au composants en acier, en acier mécano-soudé ou moulé, la fonte comporte des caractéristiques avantageuses concernant sa coulabilité pendant le processus de fabrication. Ainsi, la fonte permet de réaliser des pièces présentant des formes plus complexes d'un seul tenant. Il a été proposé, par exemple dans le document DE 10 200 602 98 35, de fournir, dans un véhicule ferroviaire, un composant de la caisse en fonte afin de faciliter le processus de fabrication. Ce composant est la traverse reliant les deux longerons de la caisse du véhicule et supportant le bogie. Dans un bogie, plusieurs composants actifs sont intégrés, par exemple des moteurs pour entrainer le véhicule, des systèmes d'alimentation d'air et autres. Dans le type de véhicule ferroviaire précité, en général, il est désirable d'avoir un plancher très bas afin de mettre à disposition un maximum d'espace pour les passagers. En conséquence, un espace faible et limité par ces contraintes est disponible pour intégrer la traverse qui lie le bogie à la caisse, ainsi que très peu de place est disponible pour réaliser la connexion des composants actifs du bogie sur la traverse. L'un des buts de l'invention est de pallier ces inconvénients en proposant un véhicule ferroviaire présentant une liaison entre une caisse et un bogie permettant l'intégration simple de composants actifs. A cet effet, l'invention concerne un véhicule ferroviaire du type précité, dans lequel la traverse de charge est fixée sous la caisse du véhicule ferroviaire et repose sur les coussins d'air et dans lequel la traverse de charge est réalisée en fonte. Le fait que la traverse de charge est fixée sous la caisse et repose sur les coussins d'air permet d'économiser de l'espace dans le bogie. En conséquence, plus d'espace est disponible dans le bogie pour accueillir des composants actifs. En outre, le fait de réaliser la traverse de charge en fonte réduit le poids de la traverse et permet de lui conférer une forme plus complexe. 2 Selon d'autres caractéristiques du véhicule ferroviaire selon l'invention, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - la traverse de charge s'étend entre une face supérieure et une face inférieure, le bogie comprend en outre un système d'alimentation d'air, la traverse de charge 5 comportant au moins une concavité s'étendant à partir de la face supérieure vers la face inférieure, le système d'alimentation d'air étant au moins partiellement reçu dans la concavité entre la face supérieure et la face inférieure ; - la traverse de charge comporte à ses deux extrémités transversales au moins une surface de fixation étant fixée par des fixations mécaniques à la caisse ; 10 - la traverse de charge comporte à ses deux extrémités transversales deux surfaces de fixation, les deux surfaces de fixation étant perpendiculaire l'une par rapport à l'autre, les deux surfaces de fixation étant fixées par des fixations mécaniques à la caisse ; - la traverse de charge est liée au bogie au moins par un pivot compris dans le 15 bogie, le pivot étant accueilli par un alésage dans la traverse de charge ; - la traverse de charge est liée en outre au bogie par au moins un amortisseur; - la traverse de charge est liée en outre au bogie par au moins une bielle, la bielle étant connecté par une première articulation à la traverse de charge et par une deuxième articulation au bogie, l'axe de rotation de la première et la deuxième articulation 20 s'étendant selon une direction transversale ; - la concavité dans la traverse de charge comporte au moins un orifice de passage d'air vers chaque coussin d'air à partir du système d'alimentation d'air ; - le bogie comprend au moins un pion s'étendant à partir d'un des coussins d'air et dans lequel la traverse de charge comporte au moins un alésage pour accueillir le pion 25 pour centrer et orienter le coussin d'air. 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 : - la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un bogie et d'une 30 traverse de charge assemblés d'un véhicule ferroviaire selon l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique en perspective du bogie et de la traverse de charge de la figure 1 supportant une caisse de voiture d'un véhicule ferroviaire selon l'invention, - la figure 3 est une représentation en perspective du bogie et de la traverse de 35 charge séparés de la figure 1 d'un véhicule ferroviaire selon l'invention, 3 - la figure 4 est une représentation schématique en perspective d'une partie de la traverse de charge selon l'invention vue de dessous. Dans la description, les termes « sur », « sous », « au-dessus », « en-dessous » sont définis par rapport à une direction d'élévation d'un véhicule ferroviaire lorsqu'il est 5 disposé sur des rails, c'est-à-dire une direction sensiblement verticale lorsque le train circule sur des rails horizontaux. La direction longitudinale est définie par la direction de circulation du véhicule ferroviaire et la direction transversale est la direction sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale et à la direction d'élévation du véhicule ferroviaire. 10 En référence aux figures 1 à 3, on décrit un bogie comprenant deux longerons 3a, 3b qui s'étendent selon la direction longitudinale et qui supportent des essieux non représentés. Les longerons 3a, 3b portent au moins un coussin d'air 1 a, 1 b chacun, le coussin d'air 1 a, 1 b sensiblement au centre des longerons 3a, 3b selon la direction longitudinale. En outre, les longerons 3a, 3b sont, aux extrémités longitudinales et à leur 15 centre, connectés par des traverses 5a, 5b et 5c l'une à l'autre. Les traverses 5a, 5b et 5c s'étendent sensiblement selon une direction transversale perpendiculaire par rapport à la direction longitudinale. La traverse 5c assure la liaison avec un pivot 7. En outre, le bogie comprend un ou plusieurs composants actifs, par exemple un moteur, un système d'alimentation d'air et autre. 20 La structure du bogie n'est donnée qu'à titre d'exemple et pourrait être différente. Par exemple, le bogie pourrait être formé par deux demi-châssis articulés entre eux et supportant chacun un essieu. Les coussins d'air 1 a, 1 b, ou coussins pneumatiques, qui sont fixés au bogie, supportent une traverse de charge 2. La traverse de charge 2 s'étend sensiblement selon 25 la direction transversale au-dessus du bogie. Les coussins d'air sont aptes à atténuer des mouvements verticaux d'une caisse 9 et se comportent donc comme un amortisseur. La traverse de charge 2 est moulée en fonte, par exemple fonte graphite sphéroïdale. De préférence, elle est faite en une seule pièce, ce que permet le fait de réaliser la traverse en fonte. 30 La traverse de charge 2 est, entre autres, liée par des amortisseurs 4a, 4b au bogie, les amortisseurs s'étendant sensiblement selon la direction d'élévation. En outre, la traverse 2 est reliée au bogie par le pivot 7, des bielles antiroulis 6a, 6b, les bielles s'étendant sensiblement selon la direction d'élévation. Les bielles antiroulis 6a, 6b comprennent deux articulations chacune, une articulation liant la bielle 6a, 6b à la traverse 35 de charge 2, l'autre articulation liant la bielle 6a, 6b au bogie. Les axes des articulations s'étendent sensiblement selon la direction transversale. 4 La traverse de charge 2 comprend à chacune de ses extrémités transversales deux surfaces de fixation 8a, 10 a et 8b, 10b formant entre elles un angle. Dans un mode de réalisation préféré, les deux surfaces de fixation sont perpendiculaires l'une par rapport à l'autre respectivement. La traverse de charge 2 est fixée par ces surfaces de fixation 8a, 5 8b, 10a, 10b à la caisse 9 du véhicule ferroviaire. La caisse 9 du véhicule est par exemple de matériau aluminium. La fixation entre la traverse de charge 2 en fonte et la caisse 9 est de préférence effectuée par des rivets ou tout autre moyen de fixation techniquement possible. Cependant, la fixation n'est pas effectuée par soudage du fait de l'hétérogénéité des matériaux assemblés. 10 Selon la direction d'élévation, la traverse de charge 2 s'étend entre une face supérieure 12 et une face inférieure 14, les faces contenant une direction longitudinale et une direction transversale, la face supérieure 12 s'étendant au-dessus de la face inférieure 14. La traverse de charge 2 comprend au moins une concavité 16a, 16b, qui s'étend à 15 partir de la face supérieure 12 en direction de la face inférieure 14. La concavité 16a, 16b permet de réduire la quantité de matériau de la fonte, ce qui rend la traverse de charge 2 plus légère, en gardant une résistance mécanique satisfaisante. La concavité 16a, 16b comprend une surface entre la face supérieure 12 et la face inférieure 14 qui forme le fond 17a, 17b de la concavité. La concavité 16a, 16b constitue 20 un espace libre qui s'étend, selon la direction d'élévation, entre le fond 17a, 17b de la concavité 16a ,16b et la surface supérieure 12 et qui s'étend, selon les directions longitudinale et transversale, entre des parois 19a, 19b de la concavité 16a, 16b. Dans un mode de réalisation préféré, au moins une concavité 16a ,16b est située sensiblement au-dessus d'un des coussins d'air 1 a, 1 b. 25 L'espace libre dans la concavité 16a, 16b est, dans un mode de réalisation préféré, au moins en partie, utilisé pour accueillir des composants actifs, par exemple un système d'alimentation d'air 18 ou autre. Comme décrit ci-dessus, l'espace disponible dans le bogie est faible. En accueillant des composants actifs dans la concavité 16a, 16b de la traverse de charge 2, plus d'espace est disponible pour d'autres composants au- 30 dessus et en-dessous de la traverse de charge 2. Dans un mode de réalisation préféré, au moins une concavité est située sensiblement au-dessus du coussin d'air 1 a, 1 b. La concavité 16a, 16b comporte au moins un orifice 20a, 20b pour accueillir le système d'alimentation d'air 18 dans la concavité 16a, 16b. L'orifice 20a, 20b, arrangé sensiblement au milieu de la concavité 35 16a, 16b, s'étend selon la direction d'élévation entre le fond 17a, 17b de concavité 16a, 16b et la face inférieure 14. 5 Le système d'alimentation d'air 18 comprend des tubes, visible dans la figure 3. Les tubes sont, au moins en partie, accueillis dans la concavité. Le système d'alimentation d'air 18 est connecté par l'orifice au coussin d'air 1 a, 1 b qui est situé en-dessous de la concavité 16a, 16b. L'air alimentant les coussins d'air 1 a, 1 b est transmis 5 par les tubes du système d'alimentation d'air 18 aux orifices 20a, 20b et puis dans les coussins d'air 1 a, 1 b. La traverse de charge 2 comporte, dans un mode de réalisation préféré, une ou plusieurs autres concavités. En conséquence, le poids de la traverse de charge 2 est encore réduit. Les concavités supplémentaires sont agencées pour ne pas dégrader la 10 résistance mécanique de la traverse de charge 2. La traverse de charge 2 comprend en outre un alésage 22 s'étendant selon la direction d'élévation à partir de la face inférieure 14, disposé sensiblement au centre de la traverse de charge 2. L'alésage est agencé pour accueillir un pivot 7 solidaire au bogie. Le pivot a pour but de transmettre des forces longitudinales et transversales entre la 15 traverse de charge 2 et le bogie. Sur la face inférieure 14 de la traverse de charge 2, au moins un alésage 24 est prévu pour accueillir un pion de centrage 26. L'alésage 24 est, par exemple, disposé selon la direction d'élévation au-dessus du coussin d'air 1 a, 1 b. Le pion de centrage 26 a pour but de centrer et d'orienter au moins un des coussins d'air 1 a, 1 b par rapport à la 20 traverse de charge 2, en particulier par rapport à l'orifice 20a, 20b pour accueillir le système d'alimentation d'air 18. Dans un mode de réalisation préféré, la traverse de charge 2 comporte pour chaque coussin d'air 1 a, 1 b, au moins deux alésages 24 qui sont aptes à accueillir un pion de centrage 26 chacun. Les alésages 24 sont répartis annulairement autour de 25 l'orifice 20a, 20b et ils s'étendent à partir de la surface inférieure 14 selon la direction d'élévation au-dessus du coussin d'air 1 a, 1 b. Le poids de la voiture est transmis à la traverse de charge 2 par sa caisse 9 qui est fixée par des surfaces de fixation 8a, 8b, 10a, 10b à la traverse de charge 2. Cette force appliquée principalement selon la direction d'élévation est transmise par les 30 coussins d'air 1 a, 1 b au bogie. Lorsque le véhicule ferroviaire est en marche, des forces longitudinales et transversales apparaissent. Elles sont principalement transmises du bogie dans la traverse de charge 2 et vice-versa par le pivot reçu dans l'alésage 22. Les amortisseurs 4a, 4b absorbent en partie les forces brusques entre le bogie et la traverse de charge 2 lorsque le train circule. 35 Par la configuration de bielles antiroulis 6a, 6b décrite ci-dessus, pendant l'avancement du véhicule ferroviaire, les bielles tolèrent un mouvement de tangage par 6 rapport à la direction longitudinale, mais ils empêchent un mouvement roulis par rapport à cette direction. Il est entendu que la structure du système d'alimentation d'air 18 pourrait être différente de celle décrite ci-dessus tant que des tubes d'alimentation d'air représentés 5 dans la figure 4 sont reçus uniquement en partie ou entièrement dans la concavité 16a, 16b. En outre, la concavité 16a, 16b est apte, dans un autre mode de réalisation, à accueillir d'autres REVENDICATIONS1.- Véhicule ferroviaire comprenant au moins une voiture avec une caisse (9), la caisse (9) étant supportée par un bogie, le bogie comprenant au moins deux coussins d'air (1a, 1 b), la caisse (9) et le bogie étant reliée par au moins une traverse de charge (2), caractérisé en ce que - la traverse de charge (2) est fixée sur la caisse (9) du véhicule ferroviaire et repose sur les coussins d'air (1a, 1 b) ; et - la traverse de charge (2) est réalisée en fonte. 2.- Véhicule ferroviaire selon la revendication 1, dans lequel la traverse de charge (2) s'étend entre une face supérieure (12) et une face inférieure (14) et dans lequel le bogie comprend en outre un système d'alimentation d'air (18), la traverse de charge (2) comportant au moins une concavité (16a, 16b) s'étendant à partir de la face supérieure (12) vers la face inférieure (14), le système d'alimentation d'air (18) étant au moins partiellement reçu dans la concavité (16a, 16b) entre la face supérieure (12) et la face inférieure (14). 3.- Véhicule ferroviaire selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la traverse de charge (2) comporte à ses deux extrémités transversales au moins une surface de fixation (8a, 8b 10a, 10b) étant fixée par des fixations mécaniques à la caisse (9). 4.- Véhicule ferroviaire selon la revendication 3, dans lequel la traverse de charge (2) comporte à ses deux extrémités transversales deux surfaces de fixation (8a, 8b 10a, 10b), les deux surfaces de fixation (8a, 8b 10a, 10b) étant perpendiculaire l'une par rapport à l'autre, les deux surfaces de fixation (8a, 8b 10a, 10b) étant fixées par des fixations mécaniques à la caisse (9). 5.- Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la traverse de charge (2) est liée au bogie au moins par un pivot compris dans le bogie, le pivot étant accueilli par un alésage (22) dans la traverse de charge (2). 6. Véhicule ferroviaire selon la revendication 5, dans lequel la traverse de charge (2) est liée en outre au bogie par au moins un amortisseur (4a, 4b). 7. Véhicule ferroviaire selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la traverse de charge (2) est liée en outre au bogie par au moins une bielle (6a, 6b), la bielle (6a, 6b) étant connecté par une première articulation à la traverse de charge (2) et par une deuxième articulation au bogie, l'axe de rotation de la première et la deuxième articulation s'étendant selon une direction transversale. 8.- Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, dans lequel la concavité dans la traverse de charge (2) comporte au moins un orifice (20a, 20b) 8 de passage d'air vers les coussins d'air (1a, 1 b) à partir du système d'alimentation d'air (18). 9.- Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le bogie comprend au moins un pion (26) s'étendant à partir d'un des coussins d'air 5 (1a, 1 b) et dans lequel la traverse de charge (2) comporte au moins un alésage (24) pour accueillir le pion (26) pour centrer et orienter le coussin d'air (1a, 1 b).