Brevet FR3076792A1 — publié le 20190719

Bogie pour véhicule ferroviaire La présente invention concerne un bogie pour véhicule ferroviaire, du type comprenant un châssis, un essieu avant, un essieu arrière et, pour chaque essieu, au moins un dispositif de suspension primaire de l'essieu par rapport au châssis, le bogie comportant au moins un moteur transversal et, pour chaque essieu, un réducteur respectif accouplant le moteur à l'essieu de sorte que le moteur entraîne l'essieu en rotation autour de son axe. On connaît des bogies du type précité. Les réducteurs du moteur sont disposés chacun d'un côté respectif du bogie. Le couple généré par le moteur est transféré vers les réducteurs, qui réduisent la vitesse de rotation des composants rotatifs du moteur. Les réducteurs transfèrent ensuite le couple vers l'essieu qui entraîne ainsi les roues en rotation. Ces bogies ne donnent cependant pas entière satisfaction. Ils ne sont en effet pas adaptés à des aménagements de compartiments asymétriques dans lesquels on dispose deux sièges d'un côté du couloir et un siège de l'autre côté du couloir, comme ce peut être le cas à bord de tramways de faible largeur ou à bord d'autres véhicules lorsque les sièges ont une largeur supérieure à la largeur habituelle. L'imbrication de la caisse dans le bogie, qui présente lui une disposition symétrique, conduit alors à ne pas utiliser l'espace de façon optimale, ou à prévoir des bizarreries d'agencement susceptibles de compliquer la circulation des personnes à travers le compartiment. Un but de l'invention est d'obtenir une meilleure allocation de l'espace aux passagers. A cet effet, l'invention a pour objet un bogie pour véhicule ferroviaire du type précité, dans lequel les réducteurs sont disposés latéralement d'un même côté du bogie. Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le bogie présente en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) possible(s) : - chaque essieu est monté rotatif par rapport au châssis par l'intermédiaire d'au moins une boîte d'essieu ; - pour chaque essieu, le réducteur respectif dudit essieu est intégré dans une boîte d'essieu de l'essieu ; - chaque essieu comporte deux roues, lesdites roues étant placées transversalement vers l'extérieur de l'essieu par rapport aux boîtes d'essieu dudit essieu ; - chacun des dispositifs de suspension primaire comprend : 2 o un bras solidaire d'une boîte d'essieu, le bras étant articulé au châssis de manière à être mobile en rotation autour d'un axe de rotation transversal relativement au châssis, et o un organe élastique interposé entre le bras et le châssis, à distance de l'axe 5 de rotation ; - le bogie comprend, pour chaque essieu, un premier dispositif de suspension primaire disposé latéralement d'un premier côté du châssis constitué par le côté où sont placés les réducteurs, et un deuxième dispositif de suspension primaire disposé latéralement du deuxième côté du châssis, l'organe élastique du premier dispositif de 10 suspension primaire se situant au-dessus de l'un des réducteurs ; - l'organe élastique du deuxième dispositif de suspension primaire se situe sensiblement à la même hauteur que les réducteurs ; - le châssis comporte au moins deux traverses ; - les moteurs transversaux sont au nombre de deux, un premier desdits moteurs 15 transversaux étant accouplé à l'essieu avant et le deuxième moteur transversal étant accouplé à l'essieu arrière ; - chaque moteur transversal est intégré dans une traverse respective parmi les traverses du châssis ; - le châssis comporte deux demi-châssis avec chacun au moins une traverse 20 respective parmi les traverses du châssis, lesdits demi-châssis étant articulés l'un par rapport à l'autre par un système d'articulation de manière à pouvoir pivoter l'un par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation sensiblement longitudinal ; - le système d'articulation comporte deux bielles longitudinales, chacune étant articulée à chaque demi-châssis ; 25 - chaque essieu comporte deux roues, chaque dispositif de suspension primaire étant disposé transversalement vers l'intérieur du bogie par rapport aux roues de l'essieu qu'il suspend ; et - chaque essieu comporte deux roues et le bogie comporte, pour chaque essieu, un organe de freinage de l'essieu, ledit organe de freinage étant placé transversalement 30 vers l'extérieur du bogie par rapport aux roues de l'essieu. L'invention a également pour objet un véhicule ferroviaire comprenant au moins un bogie tel que défini ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : 3 - la Figure 1 est une vue en coupe transversale d'un véhicule ferroviaire selon l'invention, - la Figure 2 est une vue en perspective d'un bogie du véhicule de la Figure 1, - la Figure 3 est une vue de dessus du bogie de la Figure 2, 5 - la Figure 4 est une vue en coupe longitudinale du véhicule ferroviaire de la Figure 1, la vue étant prise selon le plan de coupe IV-IV sur la Figure 1, - la Figure 5 est une vue de dessous du bogie de la Figure 2. Dans la description qui va suivre, les termes d'orientation sont à entendre en référence au repère d'orientation usuel des véhicules ferroviaires, représenté sur les 10 Figures, et dans lequel on distingue : - un axe longitudinal X, orienté de l'arrière vers l'avant, - un axe transversal Y, orienté de la droite vers la gauche et définissant avec l'axe longitudinal un plan horizontal, et - un axe vertical Z, orienté du bas vers le haut. 15 Les axes X, Y et Z formant ensemble un repère orthogonal direct, l'avant et l'arrière étant entendus relativement au sens de déplacement normal du véhicule ferroviaire. Le véhicule ferroviaire 10 représenté sur la Figure 1 comporte une voiture 12 et au moins un bogie 14 monté sous la voiture 12. 20 La voiture 12 est de forme allongée suivant une direction principale longitudinale. Elle comporte un espace intérieur d'accueil des passagers. Dans une variante, la voiture 12 comporte un espace pour contenir des marchandises. La voiture 12 présente une configuration asymétrique dans un plan transverse à la direction principale. Elle présente en particulier deux sièges 15 d'un premier côté d'un 25 couloir 17 et un unique siège 15 de l'autre côté du couloir 17. Le couloir 17 lui-même est décalé vers le côté qui présente moins de sièges par rapport à l'autre côté. Sur la figure 1, le couloir 17 est ainsi décalé vers le côté gauche. Le bogie 14 est propre à supporter et à guider la voiture 12 lors du déplacement de la voiture 12 le long d'un rail. A cet effet, le bogie 14 comporte, comme visible sur la 30 Figure 2, un châssis 16, un essieu avant 18a, un essieu arrière 18b et, pour chacun des essieux avant 18a et arrière 18b, au moins un dispositif de suspension primaire 22 de l'essieu 18a, 18b par rapport au châssis 16. Le bogie 14 comprend en outre au moins un dispositif de suspension secondaire 23 dudit bogie 14 par rapport à la voiture 12. Le bogie 14 comporte également au moins un moteur transversal 24 et, pour 35 chaque essieu 18a, 18b, deux boîtes d'essieu 26 respectives. Le bogie 14 comporte encore, pour chaque essieu 18a, 18b, un organe 28 de freinage de l'essieu 18a, 18b. 4 Le bogie 14 comporte également deux patins magnétiques de freinage 30. Le châssis 16 comprend au moins deux traverses 34 transversales sensiblement parallèles l'un à l'autre. Dans l'exemple représenté, le châssis 16 comporte deux demi-châssis 38a, 38b 5 comportant chacun au moins une traverse respective parmi les traverses 34 du châssis 16. Les deux demi-châssis 38a, 38b sont disposés successivement suivant la direction longitudinale X, de sorte que l'on distingue un demi-châssis avant 38a et un demi-châssis arrière 38b. Les demi-châssis 38a, 38b sont articulés l'un par rapport à l'autre par un système 10 d'articulation 40 de manière à pouvoir pivoter l'un par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation A - A' sensiblement longitudinal. Les essieux avant 18a et arrière 18b s'étendent chacun transversalement par rapport au châssis 16. Avantageusement, chacun des essieux avant 18a et arrière 18b est parallèle aux traverses 34. 15 Les essieux avant 18a et arrière 18b comportent chacun deux roues, respectivement 42a, 42b, espacées transversalement l'une de l'autre et un arbre 44 transversal raccordant les deux roues 42a, 42b en étant solidaire desdites roues 42a, 42b. Les roues avant 42a sont coaxiales. De même, les roues arrière 42b sont 20 coaxiales. Les roues avant 42a sont espacées longitudinalement des roues arrière 42b. Les roues 42a, 42b définissent ensemble un plan P1 (Figure 1) de roulement du bogie 14. Les arbres 44 se situent sensiblement dans un plan horizontal P2 (Figure 1) sensiblement parallèle au plan de roulement Pi. Ce plan se situe entre 200 mm et 400 25 mm au-dessus du plan de roulement Pi, de préférence entre 250 mm et 350 mm et valant typiquement 300 mm pour des roues ayant leurs diamètres à neuf de 600 mm. Les arbres 44 sont avantageusement parallèles aux traverses 34. Dans l'exemple représenté, les moteurs transversaux 24a, 24b sont au nombre de deux. Un premier des moteurs transversaux 24a est accouplé à l'essieu avant 18a, et le 30 deuxième moteur transversal 24b est accouplé à l'essieu arrière 18b. Chaque moteur transversal 24a, 24b est rigidement fixé sur le châssis 16 du bogie 14. Avantageusement, chaque moteur transversal 24a, 24b est intégré dans une traverse 34 respective parmi les traverses du châssis 16. En particulier, le premier moteur transversal 24a est intégré à une traverse 34 du demi-châssis avant 38a et le deuxième 35 moteur transversal 24b est intégré à une traverse 34 du demi-châssis arrière 38b. 5 Chacun des essieux avant 18a et arrière 18b est monté rotatif par rapport au châssis 16 par l'intermédiaire de deux boîtes d'essieu 26 disposées chacune entre les roues 42a, 42b de l'essieu 18a, 18b. En d'autres termes, les boîtes d'essieu 26 sont placées transversalement vers l'intérieur de l'essieu 18a, 18b par rapport aux roues 42a, 5 42b. Chaque boîte d'essieu 26 est en particulier accolée à une roue 42a, 42b respective parmi les roues 42a, 42b de l'essieu 18a, 18b, et s'étend seulement sur une fraction de la longueur transversale de l'arbre d'essieu 44. L'arbre 44 de chaque essieu 18a, 18b traverse ainsi chacune des boîtes d'essieu 26 et est guidé en rotation à 10 l'intérieur de celles-ci par des paliers, par exemple des roulements à billes. Pour chaque essieu 18a, 18b, un réducteur 46 respectif accouple le moteur transversal 24 à l'essieu 18a, 18b de sorte que le moteur 24 entraîne l'essieu 18a, 18b en rotation autour de son axe. Avantageusement, chaque réducteur 46 intègre une des boîtes d'essieu 26 de l'essieu 18a, 18b. 15 Le réducteur 46 comporte une entrée liée en rotation à l'arbre du moteur 24 par un intermédiaire d'un accouplement (non-représenté sur les figures), et une sortie directement fixée à l'essieu 18a, 18b. Chaque essieu 18a, 18b est raccordé au châssis 16 par l'intermédiaire d'au moins un dispositif de suspension primaire 22, 25. Dans l'exemple représenté, ces dispositifs de 20 suspension primaire 22, 25 sont au nombre de deux par essieu 18a, 18b. Avantageusement, chaque dispositif de suspension primaire 22, 25 est du type boîte à bras. Il comporte un bras 48 solidaire d'une boîte d'essieu 26, et un organe élastique 50 interposé entre le bras 48 et le châssis 16. Le bras 48 est articulé rotatif au châssis 16 autour d'un axe de rotation B - B' 25 transversal relativement au châssis 16, axe matérialisé par deux articulations élastiques 52. L'axe de rotation B - B' est avantageusement sensiblement parallèle aux traverses 34, et est de préférence sensiblement décalé verticalement du plan P2. L'organe élastique 50 est disposé à distance de l'axe de rotation B - B'. 30 L'organe élastique 50 est par exemple un sandwich comprenant une pluralité de couches d'un matériau élastique et une pluralité de plaques métalliques interposées entre les couches de matériau élastique et adhérentes aux couches élastiques. Pour chaque essieu 18, un premier dispositif de suspension primaire 22 est disposé latéralement d'un premier côté du châssis 16 constitué par le côté où sont placés 35 les réducteurs 46. 6 L'organe élastique 50 du premier dispositif de suspension primaire 22 est disposé au-dessus du plan P2, à une distance du plan P2 supérieure à 200 mm, au-dessus du réducteur 46. Pour chaque essieu 18, un deuxième dispositif de suspension primaire 25 est 5 disposé latéralement du deuxième côté du châssis 16 opposé au premier côté du châssis 16. L'organe élastique 50 du deuxième dispositif de suspension primaire 25 est traversé par le plan P2. En d'autres termes, il se situe sensiblement à la même hauteur que les arbres d'essieu 44. 10 Chaque dispositif de suspension primaire 22, 25 est disposé transversalement vers l'intérieur du bogie 14 par rapport aux roues 42 de l'essieu 18 qu'il suspend. En référence à la Figure 4, le système d'articulation 40 comporte, de chaque côté du bogie 14, une bielle longitudinale 56, et en partie centrale une articulation élastique 58 qui relie les deux demi châssis 38a et 38b. 15 Chaque bielle 56 est articulée à chacune de ses extrémités longitudinales à un demi-châssis 38a, 38b respectif. Elle est en particulier montée pivotante autour d'un axe transversal (non représenté) par rapport à chaque demi-châssis 38a, 38b. Chaque bielle 56 est par ailleurs interposée entre une roue avant 42a et une roue arrière 42b en étant sensiblement alignée longitudinalement avec lesdites roues 42a, 42b. 20 L'articulation élastique 58 est quant à elle formée par deux bras 60 faisant chacun saillie depuis la traverse 34 d'un demi-châssis 38a, 38b respectif, en direction de l'autre demi-châssis 38a, 38b, et s'emboîtant l'un dans l'autre de manière à former un pivot d'axe transversal, comme visible sur la Figure 5. De retour aux Figures 2 et 3, l'organe 28 de freinage de chaque essieu 18a, 18b 25 est disposé du côté du bogie 14 opposé au côté où sont placés les réducteurs 46. Il est en particulier disposé vers l'extérieur du bogie 14 par rapport aux roues 42a, 42b dudit essieu 18a, 18b. Chaque organe de freinage 28 est typiquement constitué par un frein à disque. Ainsi, il comporte un disque de frein 64 solidaire en rotation de l'essieu 18a, 18b et au 30 moins un étrier 66 monté sur le châssis 16 propre à pincer ledit disque 64. Les dispositifs de suspension secondaire 23 sont propres à suspendre la voiture 12 du véhicule ferroviaire 10 au châssis 16 de bogie. Ces dispositifs 23 sont, dans l'exemple représenté, au nombre de deux. Chaque dispositif de suspension secondaire 23 est disposé longitudinalement 35 entre les traverses 34 du bogie 14, et transversalement vers l'intérieur du bogie 14 par rapport aux roues 42a, 42b des essieux 18a, 18b. 7 Chaque dispositif de suspension secondaire 23 comporte deux organes élastiques secondaires 68, et un plateau 70 disposé entre les organes élastiques 68. Les organes élastiques secondaires 68 sont disposés en chevron de part et d'autre du plateau 70. Chaque organe élastique secondaire 68 présente une première 5 extrémité rigidement fixée au plateau 70, et une deuxième extrémité, opposée à la première, fixée à l'une des traverses 34 du châssis 16. Chaque organe élastique secondaire 68 est typiquement formé par un sandwich comprenant une pluralité de couches d'un matériau élastique et une pluralité de plaques métalliques interposées entre les couches de matériau élastique et adhérentes aux 10 couches élastiques, lesdites couches et plaques étant empilées suivant une direction allant de la première à la deuxième extrémité de l'organe élastique 68. Le plateau 70 est sensiblement horizontal et comprend à ses extrémités, près des organes élastiques 68, des zones d'appui 72 de la voiture 12 du véhicule 10. Dans l'exemple représenté, les dispositifs de suspension secondaire 23 sont 15 disposés transversalement de part et d'autre du plateau central 70 solidaire desdits dispositifs de suspension secondaires 23, ledit plateau central 70 portant un pivot central 74. Ce plateau central 70 raccorde transversalement les deux dispositifs de suspension secondaire 23. Il présente avantageusement une région centrale plus basse 20 que les zones d'appui 72. Le pivot 74 raccorde le plateau central 70 à la voiture 12. Il est fixé à la voiture 12 et au plateau central 70 et est adapté pour permettre un mouvement de rotation de la voiture 12 par rapport au plateau 70 autour d'un axe sensiblement vertical. Les dispositifs de suspension secondaire 23, en particulier leurs organes 25 élastiques secondaires 68, sont traversés par le plan P2. Par ailleurs, la distance du point haut de chaque zone d'appui 72 au plan P2 est inférieure à la distance au plan P2 du point haut de chaque premier dispositif de suspension primaire 22. Pour finir, chaque patin magnétique de freinage 30 est, comme visible sur la Figure 2, interposé entre une roue avant 42a et une roue arrière 42b en étant 30 sensiblement aligné longitudinalement avec lesdites roues 42a, 42b. Il est déplaçable relativement au châssis 16 entre une position rétractée au-dessus du plan P1 et une position déployée dans laquelle il affleure ou descend en-dessous du plan P1. Chaque patin magnétique de freinage 30 est en particulier disposé en-dessous d'une bielle respective parmi les bielles 56 du système d'articulation 40. 8 Chaque patin magnétique de freinage 30 est de préférence allongé suivant la direction longitudinale L et est articulé par ses extrémités longitudinales à chacun des demi-châssis 38a, 38b, et en particulier aux traverses 34. Grâce à l'invention décrite ci-dessus, le bogie 14 est adapté aux aménagements 5 de compartiments asymétriques, avec une occupation optimale de l'espace. En effet, le fait d'avoir les réducteurs d'un même côté permet de réaliser des véhicules ferroviaires avec un couloir décalé sans saillies dans le couloir. Ceci permet notamment aux handicapés d'avancer les fauteuils roulant sans difficulté. En outre, la configuration transversale des moteurs 24 évite d'avoir à disposer les 10 moteurs 24 à l'extérieur du bogie 14 et donc évite de les exposer à un environnement défavorable, par exemple dans la pluie ou la neige. Enfin, cette configuration transversale des moteurs 24 permet d'avoir REVENDICATIONS1. Bogie (14) pour véhicule ferroviaire (10), le bogie (14) comprenant un châssis (16), un essieu avant (18a), un essieu arrière (18b) et, pour chaque essieu (18), au moins un dispositif de suspension primaire (22, 25) de l'essieu par rapport au châssis (16), le bogie (14) comportant au moins un moteur transversal (24) et, pour chaque essieu (18), un réducteur (46) respectif accouplant le moteur (24) à l'essieu (18) de sorte que le moteur (24) entraîne l'essieu (18) en rotation autour de son axe, caractérisé en ce que les réducteurs (46) sont disposés latéralement d'un même côté du bogie (14). 2_ Bogie (14) pour véhicule ferroviaire selon la revendication 1, dans lequel chaque essieu (18) est monté rotatif par rapport au châssis (16) par l'intermédiaire d'au moins une boîte d'essieu (26). 3. Bogie (14) pour véhicule ferroviaire selon la revendication 2, dans lequel, pour chaque essieu (18), le réducteur (46) respectif dudit essieu (18) est intégré dans une boîte d'essieu (26) de l'essieu (18). 4. Bogie (14) pour véhicule ferroviaire selon la revendication 2 ou 3, dans lequel chaque essieu (18) comporte deux roues (42), lesdites roues (42) étant placées transversalement vers l'extérieur de l'essieu (18) par rapport aux boîtes d'essieu (26) dudit essieu (18). 5. Bogie (14) pour véhicule ferroviaire selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel chacun des dispositifs de suspension primaire (22, 25) comprend : o un bras (48) solidaire d'une boîte d'essieu (26), le bras (48) étant articulé au châssis (16) de manière à être mobile en rotation autour d'un axe de rotation transversal relativement au châssis (16), et o un organe élastique (50) interposé entre le bras (48) et le châssis (16), à distance de l'axe de rotation. 6. Bogie (14) pour véhicule ferroviaire selon la revendication 5 comprenant, pour chaque essieu (18), un premier dispositif de suspension primaire (22) disposé latéralement d'un premier côté du châssis (16) constitué par le côté où sont placés les réducteurs (46), et un deuxième dispositif de suspension primaire (25) disposé latéralement du deuxième côté du châssis (16), l'organe élastique (50) du premier dispositif de suspension primaire (22) se situant au-dessus de l'un des réducteurs (46). 7. Bogie (14) pour véhicule ferroviaire selon la revendication 6, dans lequel l'organe élastique (50) du deuxième dispositif de suspension primaire (25) se situe sensiblement à la même hauteur que les réducteurs (46). 10 8. Bogie (14) pour véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le châssis (16) comporte au moins deux traverses (34). 9. Bogie (14) pour véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les moteurs transversaux (24) sont au nombre de deux, un premier 5 desdits moteurs transversaux (24) étant accouplé à l'essieu avant (18a) et le deuxième moteur transversal (24) étant accouplé à l'essieu arrière (18b). 10. Bogie (14) pour véhicule ferroviaire selon les revendications 8 et 9 prises ensemble, dans lequel chaque moteur transversal (24) est intégré dans une traverse (34) respective parmi les traverses (34) du châssis (16). 10 11. Bogie (14) pour véhicule ferroviaire selon la revendication 8 ou 10, dans lequel le châssis (16) comporte deux demi-châssis (38) avec chacun au moins une traverse (34) respective parmi les traverses (34) du châssis (16), lesdits demi-châssis (34) étant articulés l'un par rapport à l'autre par un système d'articulation (40) de manière à pouvoir pivoter l'un par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation sensiblement longitudinal. 15 12. Bogie (14) pour véhicule ferroviaire selon la revendication 11, dans lequel le système d'articulation (40) comporte deux bielles (56) longitudinales, chacune étant articulée à chaque demi-châssis (38). 13. Bogie (14) pour véhicule ferroviaire selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel chaque essieu (18) comporte deux roues (42), chaque dispositif de 20 suspension primaire (22, 25) étant disposé transversalement vers l'intérieur du bogie (14) par rapport aux roues (42) de l'essieu (18) qu'il suspend. 14. Bogie (14) pour véhicule ferroviaire selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel chaque essieu (18) comporte deux roues (42) et le bogie (14) comporte, pour chaque essieu (18), un organe de freinage (28) de l'essieu (18), ledit organe de freinage 25 (28) étant placé transversalement vers l'extérieur du bogie (14) par rapport aux roues (42) de l'essieu (18). 15. Véhicule ferroviaire (10) comprenant au moins un bogie (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 30