Brevet FR3114292A1 — publié le 20220325

Bogie de véhicule ferroviaire, véhicule et procédé d’installation d’essieu associés Ce bogie (14) de véhicule ferroviaire (10), comprend : un châssis (22) ; au moins un essieu (12) ; au moins une boite d’essieu (24), recevant intérieurement l’au moins un essieu (12); une suspension de la ou chaque boîte d’essieu (24) sur le châssis (22) ; la suspension comprenant : un bras (26) portant la boîte d’essieu (24); et au moins un organe élastique (30) interposé entre le bras (26) et le châssis (22). Le châssis (22) comprend, pour le ou chaque organe élastique (30), une cavité (34) d’accueil dudit organe élastique (30), la cavité (34) comprenant une ouverture (37) et un fond (38), une extrémité supérieure de l’organe élastique (30) étant engagée dans la cavité (34) à travers l’ouverture (37) et étant en appui sur le fond (38). Figure pour l'abrégé : Figure 1 Bogie de véhicule ferroviaire, véhicule et procédé d’installation d’essieu associés La présente invention concerne un bogie de véhicule ferroviaire, comprenant : - un châssis ; - au moins un essieu ; - au moins une boite d’essieu, recevant intérieurement l’au moins un essieu ; - une suspension de la ou chaque boîte d’essieu sur le châssis ; la suspension comprenant : - un bras portant la boîte d’essieu ; et - au moins un organe élastique interposé entre le bras et le châssis. Les bogies de véhicules ferroviaires sont adaptés pour maintenir des essieux mobiles en rotation par rapport à un corps de véhicule. Les bogies de véhicule ferroviaires sont en outre adaptés pour assurer le confort d’utilisateurs se trouvant dans le corps de véhicule et/ou pour assurer la durabilité de la structure du corps de véhicule en amortissant les chocs transmis depuis les essieux vers le corps de véhicule. A cet effet, les bogies de véhicules ferroviaires peuvent comprendre un châssis et un bras portant une boite d’essieu, l’essieu étant guidé en rotation par rapport à la boite d’essieu et le déplacement du bras étant amorti par rapport au châssis. Au moins un organe élastique connecte notamment le bras et le châssis, le ou les groupements de ressorts assurant ainsi une transmission amortie des chocs depuis l’essieu vers le corps de véhicule. Afin d’obtenir un amortissement élevé tout en limitant l’encombrement vertical, il est possible d’utiliser des ressorts de longueur élevée, s’étendant par exemple à l’avant ou à l’arrière de la boite d’essieu et étant en appui sur une partie inférieure de la boite d’essieu, disposée sous l’axe de rotation de l’essieu. Une telle solution n’est toutefois pas entièrement satisfaisante, puisqu’il est alors compliqué de monter ou d’enlever un essieu de la boite d’essieu, une grande partie du bogie, et notamment les groupements de ressorts devant alors être démontés. Un but de l’invention est alors de proposer un bogie offrant un encombrement vertical restreint et des caractéristiques en termes d’amortissement élevées. A cet effet, l’invention a pour objet un bogie de véhicule du type précité dans lequel le châssis comprend, pour le ou chaque organe élastique, une cavité d’accueil dudit organe élastique, la cavité comprenant une ouverture et un fond, une extrémité supérieure de l’organe élastique étant engagée dans la cavité à travers l’ouverture et étant en appui sur le fond. Un bogie dans lequel le châssis comprend, pour chaque organe élastique une cavité d’accueil du ressort est particulièrement avantageux, puisqu’il permet l’installation de ressorts de grandes longueurs, dans une suspension ayant un encombrement vertical limité. Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, le bogie de véhicule ferroviaire présente également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) : le bras comprend au moins une région d’appui décalée longitudinalement vers l’avant ou vers l’arrière par rapport à l’essieu, l’au moins un organe élastique ayant une extrémité inférieure en appui sur l’au moins une région d’appui ; la région d’appui s’étend verticalement entre un axe central de l’essieu et un sommet de la boite d’essieu ; le bogie comprend une articulation connectant le bras au châssis, le bras étant de préférence mobile en rotation par rapport au châssis autour de l’articulation ; la boite d’essieu comprend un corps supérieur et un corps inférieur lié de manière amovible au corps supérieur ; le bras définit le corps supérieur ; le châssis comprend un longeron creux délimité par une paroi inférieure et une paroi supérieure, l’ouverture étant ménagée dans la paroi inférieure et la cavité s’étendant à l’intérieur du longeron creux ; le fond est décalé verticalement vers le haut par rapport à l’ouverture, le fond étant défini par la paroi supérieure ; et le bogie comprend deux organes élastiques, un premier organe élastique étant en appui sur une région d’appui décalée longitudinalement vers l’avant par rapport à la l’essieu et un deuxième organe élastique étant en appui sur une région d’appui décalée vers l’arrière par rapport à l’essieu. L’invention concerne en outre un véhicule ferroviaire comprenant au moins un bogie tel que précité. 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 au dessin annexé, dans lequel la figure unique est une représentation schématique en coupe longitudinale d’un bogie selon l’invention et plus particulièrement de la suspension primaire s’étendant entre la boite d’essieu et le châssis de bogie. Dans la suite de la description, les termes « haut » et « bas » ou « inférieur » et « supérieur » s’entendent en référence à la direction verticale du véhicule ferroviaire. Les termes « avant », « arrière » et « longitudinal » s’entendent en référence à la direction longitudinale du véhicule ferroviaire. En référence à la figure, un véhicule ferroviaire 10 comprend un bogie 14. Le véhicule ferroviaire 10 comprend en outre un corps de véhicule monté sur le bogie 14 (non représenté). Le véhicule ferroviaire 10 est par exemple une voiture destinée à circuler sur des rails. Le véhicule ferroviaire 10 est par exemple une locomotive ou une voiture d’un tramway, d’un métro ou d’une automotrice. Le bogie 14 comprend un châssis 22, au moins un essieu 12, au moins une boite d’essieu 24 recevant intérieurement l’au moins un essieu 12, et une suspension de la boîte d’essieu sur le châssis 22. L’essieu 12 comprend un corps 15, et des roues (non représentées) montées sur le corps 15. Le corps 15 est typiquement rotatif autour d’un axe de rotation C-C’ transversal. Une partie 16 du corps d’essieu 15 est reçue dans la boîte d’essieu 24. La boîte d’essieu 24 comporte typiquement une liaison 20, tel qu’un roulement, qui guide le corps d’essieu 15 en rotation autour de l’axe de rotation C-C’ par rapport au châssis 22. La suspension comporte un bras 26, une articulation 28 connectant le bras 26 au châssis 22, et au moins un organe élastique 30. Le bogie 14 comprend en outre de préférence un amortisseur (non représenté). Le châssis 22 comprend, pour le ou chaque organe élastique 30, une cavité 34 d’accueil dudit organe élastique 30. Dans l’exemple de la figure, le châssis 22 comprend une première cavité 35 et une deuxième cavité 36. Chaque cavité 34 comprend une ouverture 37 et un fond 38. Chaque fond 38 coopère avec un organe élastique 30. En particulier, une extrémité supérieure de l’organe élastique 30 est engagée dans la cavité 34 à travers l’ouverture 37 et est en appui sur le fond 38.L’ouverture 37 est décalée du fond 38. Le fond 38 est par exemple décalé verticalement vers le haut par rapport à l’ouverture 37. L’ouverture 37 s’étend par exemple selon un plan parallèle à un plan dans lequel s’étend le fond 38. L’ouverture 37 est par exemple de forme circulaire. Dans le mode de réalisation présenté sur la figure, le châssis 22 comprend un longeron creux 40. Le longeron creux 40 comprend, et est délimité par, une paroi inférieure 42 et une paroi supérieure 44. Le longeron creux 40 s’étend de préférence selon la direction longitudinale. Dans une variante particulière, le longeron creux 40 comprend au moins trois renforts 46. La paroi inférieure 42 et la paroi supérieure 44 forment par exemple des plaques allongées selon la direction longitudinale et s’étendant sensiblement parallèlement entre elles. La paroi inférieure 42 est par exemple une tôle d’épaisseur comprise entre 12 mm et 20 mm. La paroi supérieure 44 s’étend par exemple sensiblement horizontalement. La paroi supérieure 44 est par exemple une tôle d’épaisseur comprise entre 10 mm et 18 mm. La distance entre la paroi supérieure 44, et plus particulièrement le dessus de la paroi supérieure 44, par rapport à l’axe de rotation C-C’ est par exemple compris entre 350mm et 410mm. Chaque renfort 46 s’étend entre la paroi inférieure 42 et la paroi supérieure 44 et connecte la paroi inférieure 42 et la paroi supérieure 44. Chaque renfort 46 s’étend par exemple sensiblement verticalement. Chaque renfort 46 est par exemple une tôle d’épaisseur comprise entre 10 mm et 16 mm. Selon le mode de réalisation présenté sur la figure, l’ouverture 37 de la cavité 34 est ménagée dans la paroi inférieure 42 et le fond 38 de la cavité 34 est défini par la paroi supérieure 44. Les renforts 46 définissent alors avantageusement un contour interne de la cavité 34 connectant l’ouverture 37 au fond 38 de la cavité 34. Selon un mode de réalisation particulier (non illustré), les parois 42, 44 et les renforts 46 définissant la cavité 34 sont réalisés par une même pièce, par exemple moulée. Dans l’exemple, avec deux cavités 35 et 36, les deux cavités peuvent avantageusement être réalisées en une ou deux pièces moulées (ou toute autre combinaison avantageuse de pièces moulées, forgées ou de produits plats). Dans une variante particulière, le châssis 22 comprend une première région de butée 49, adaptée pour venir en contact avec le bras 26 et pour limiter le déplacement du bras 26 par rapport au châssis 22. L’articulation 28 connecte le bras 26 au châssis 22. L’articulation 28 est en particulier adaptée pour autoriser la rotation du bras 26 par rapport au châssis 22, de préférence sur une plage de rotation inférieure à ± 6°. Le bras 26 comprend une face supérieure 51 disposée en regard du châssis 22, et une face inférieure 50 disposée à l’opposé de la face supérieure 51. Le bras 26 comprend une extrémité libre 52 opposée à une extrémité de raccord 54, extrémité de raccord 54 en laquelle il est connecté au châssis 22 par l’articulation 28. Le bras 26 s’étend entre l’extrémité libre 52 et l’extrémité de raccord 54. Le bras 26 est de préférence allongé entre l’extrémité libre 52 et l’extrémité de raccord 54, c’est-à-dire que la grande dimension du bras 26 s’étend sensiblement selon la direction formée entre l’extrémité libre 52 et l’extrémité de raccord 54. Le bras 26 comprend au moins une région d’appui 58. La ou chaque région d’appui 58 est de préférence formée sur la face supérieure 51 du bras 26. La ou chaque région d’appui 58 est en particulier formée en regard d’une ouverture 37 d’une cavité 34. La ou chaque région d’appui 58 est décalée longitudinalement vers l’avant ou vers l’arrière par rapport à la boite d’essieu 24. Dans la variante présentée sur la figure, le bras 26 comprend une région d’appui décalée vers l’avant 62 et une région d’appui décalée vers l’arrière 60 par rapport à la boite d’essieu 24. Dans cette variante, la région d’appui arrière 60 est décalée vers l’extrémité de raccord 54 ; et la région d’appui avant 62 est décalée vers l’extrémité libre 52. Chaque région d’appui 58 coopère avec un organe élastique 30. En particulier, l’organe élastique 30 a une extrémité inférieure en appui sur l’une des ou la région d’appui 58. Chaque région d’appui 58 s’étend par exemple sensiblement selon un plan horizontal. Chaque région d’appui 58 s’étend de préférence verticalement au niveau ou légèrement au-dessus de l’axe de rotation C-C’ de l’essieu 12 par rapport au bogie 14. Chaque région d’appui 58 s’étend en particulier entre l’axe central C-C’ et un sommet 63 de la boite d’essieu. Par sommet 63 de la boite d’essieu 24 on entend ici la région la plus haute de la boite d’essieu 24. Le bras 26 comprend par exemple une deuxième région de butée 65, disposée en regard de la première région de butée 49 et adaptée pour venir en contact avec la deuxième région de butée 49, en particulier pour limiter le déplacement du bras 26 vers le châssis 22. La deuxième région de butée s’étend par exemple longitudinalement entre la région d’appui décalée vers l’arrière 60 et la région d’appui décalée vers l’avant 62. La bras 26 porte la boite d’essieu 24 et, dans une variante particulière, forme une portion de la boite d’essieu 24. La boite d’essieu 24 comprend de préférence un corps supérieur 66 et un corps inférieur 68. La boite d’essieu 24 comprend de préférence des moyens de fixation 70 du corps inférieur 68 sur le corps supérieur 66. Le corps inférieur 68 est lié au corps supérieur 66. En particulier, le corps inférieur 68 est fixé au corps supérieur 66 par les moyens de fixation 70 démontables, les moyens de fixation 70 étant par exemple des vis. Lorsque les moyens de fixation 70 sont démontés, le corps inférieur 68 est par exemple amovible. Le corps supérieur 66 s’étend au-dessus de la liaison 20. Le corps supérieur 66 est adapté pour supporter l’effort appliqué par le véhicule ferroviaire 10 sur l’essieu 12. Le corps supérieur 66 comprend par exemple une face intérieure 72 destinée à coopérer avec la liaison 20. La face intérieure 72 est par exemple en forme de portion de cylindre, et plus particulièrement en forme de demi cylindre. Le corps supérieur 66 est de préférence défini par la face inférieure 50du bras, une portion de la face inférieure 50 du bras formant alors la face intérieure 72 du corps supérieur 66. Le corps inférieur 68 est par exemple formé par une pièce concave et comprend une face intérieure 74 destinée à coopérer avec la liaison 20. La face intérieure 74 est par exemple en forme de portion de cylindre, et plus particulièrement en forme de demi cylindre. L’au moins un organe élastique 30 comprend au moins un ressort 76. Dans la variante représentée sur la figure, le bogie comprend deux organes élastiques 30, un premier organe élastique 78 comprenant deux ressorts concentriques 76 et un deuxième organe élastique 80 comprenant seulement un ressort 76. Chaque ressort 76 comprend une extrémité inférieure 82 et une extrémité supérieure 84. Dans la variante représentée, chaque organe élastique 30 comprends une sellette supérieure 48 et une sellette inférieure 64. Les sellettes supérieure 48 et inférieure 64 comportent au moins un anneau sur lequel est appuyé l’extrémité respectivement supérieure 84 et inférieure 82 du ressort 76 et un pion faisant saillie au centre de l’anneau et étant engagé dans le ressort 76. Les sellettes supérieures 48 sont fixées au niveau des fonds 38 et les sellettes inférieures 64 sont fixées au niveau des régions d’appui 58. En référence à la figure, le premier organe élastique 78 est en appui sur la région d’appui décalée longitudinalement vers l’avant 62 par rapport à la boite d’essieu 24 d’une part et sur le fond 38 de la première cavité 35 d’autre part. Le deuxième organe élastique 80 est en appui sur la région d’appui décalée longitudinalement vers l’arrière 60 par rapport à la boite d’essieu 24 d’une part et sur le fond 38 de la deuxième cavité 36 d’autre part. La boite d’essieu 24 est ainsi disposée longitudinalement entre le premier organe élastique 78 et le deuxième organe élastique 80. Typiquement, les ressorts 76 sont des ressorts hélicoïdaux. Chaque ressort 76 comporte de préférence entre 3 et 8 spires actives et de préférence entre 3 et 6 spires actives. La raideur de chaque ressort 76 est de préférence comprise entre 200 N/mm et 500 N/mm pour le premier organe élastique 78 et entre 900 N/mm et 1200 N/mm pour le deuxième organe élastique 80. La longueur de chaque ressort 76 n’est généralement pas la même pour des ressorts du premier organe élastique 78 que pour ceux du deuxième organe élastique 80. La longueur de chaque ressort 76 est toujours supérieure à 220mm lorsque les ressorts 76 sont installés dans le bogie 14. La longueur de chaque ressort 76 est en particulier comprise entre 220 mm et 360mm lorsque les ressorts sont installés dans le bogie 14. La longueur à vide de chaque ressort est par exemple de 425mm. La longueur de chaque ressort 76 du premier organe élastique 78, lorsque le ressort 76 est installé dans le bogie 14, est par exemple comprise entre 300mm et 360mm et la longueur de chaque ressort 76 du deuxième organe élastique 80, lorsque le ressort 76 est installé dans le bogie 14, est par exemple comprise entre 220mm et 300mm. Dans la variante selon laquelle le châssis 22 comprend une première région de butée 49 et le bras 26 comprend une deuxième région de butée 65, la longueur de chaque ressort 76 est minimale lorsque la première région de butée 49 est au contact de la deuxième région de butée 65. L’amortisseur (non représenté) est par exemple connecté d’une part au châssis 22 et d’autre part au bras 26. L’amortisseur est en particulier adapté pour amortir les déplacements du bras 26 par rapport au châssis 22. L’amortisseur est par exemple disposé longitudinalement entre le premier organe élastique 78 et le deuxième organe élastique 80. Un procédé d’installation d’un essieu 12 dans un bogie 14 de véhicule ferroviaire tel que précédemment présenté va maintenant être décrit. Lors d’une étape de fourniture, un bogie 14 tel que précédemment décrit est fourni. Lors d’une étape d’installation suivant l’étape de fourniture, l’essieu 12 est installée dans la boite d’essieu 24. Le corps inférieur 68 est en particulier détaché du corps supérieur 66 et l’essieu 12 est mis en place par rapport au bogie 14. La liaison 20 est par exemple installée autour de l’essieu 12, et l’essieu muni de la liaison 20 est installé dans le corps supérieur 66, par exemple au contact de la face intérieur 72 du corps supérieur 66. Le corps inférieur 68 est ensuite amené autour de l’essieu 12, et plus particulièrement autour de la liaison 20, le corps inférieur 68 et le corps supérieur 66 enserrant ainsi l’essieu 12 et la liaison 20. Lors d’une étape de fixation suivant l’étape de liaison, le corps inférieur 68 est fixé sur le corps supérieur 66 pour former la boiter d’essieu 24 autour de l’essieu 12 installée dans le corps supérieur 66. Le corps inférieur 68 est par exemple fixé au corps supérieur 66 par l’intermédiaire des moyens de fixation 70. Les moyens de fixation 70 sont par exemple détachables, le corps inférieur 68 étant ainsi amovible par rapport au corps supérieur 66, notamment pour permettre un remplacement de l’essieu 12 ou d’une partie de l’essieu 12. Un châssis 22 comprenant, pour le ou chaque organe élastique 30, une cavité 34 d’accueil dudit organe élastique 30 permet l’utilisation de ressorts 76 de grande longueur sans compliquer l’installation d’essieux 12 sur le bogie 14, tout en limitant l’encombrement vertical du bogie 14. L’utilisation d’un bras 26 définissant le corps supérieur 66 de boite d’essieu 24 et d’un corps inférieur 68 lié au corps supérieur 66 est particulièrement avantageux pour faciliter l’installation d’un essieu 12 dans le bogie 14, l’essieu 12 pouvant alors être installé et/ou désinstallé par simple montage/démontage du corps inférieur 68 autour de la portion de liaison 20. Un châssis 22 comprenant un longeron creux 40 définissant la cavité 34 est particulièrement avantageux puisqu’il permet de loger une partie significative de la longueur des organes élastique 30 (par exemple entre 30% et 50%). La position de la région d’appui 58 est particulièrement avantageuse pour obtenir une grande longueur de ressort 76 tout en permettant l’utilisation d’un corps inférieur 68 qui puisse être facilement amovible pour faciliter l’installation de l’essieu sur le bogie 14 ou la dépose de l’essieu 12 par rapport au bogie 14. L’utilisation de deux groupements de ressorts 30 est particulièrement avantageuse puisqu’elle permet l’utilisation de ressorts 76 peu encombrants et limite l’effort appliqué sur l’articulation 28. Bogie (14) de véhicule ferroviaire (10), comprenant : un châssis (22) ; au moins un essieu (12) ; au moins une boite d’essieu (24), recevant intérieurement l’au moins un essieu (12); une suspension de la ou chaque boîte d’essieu (24) sur le châssis (22) ; la suspension comprenant : un bras (26) portant la boîte d’essieu (24); et au moins un organe élastique (30) interposé entre le bras (26) et le châssis (22) ; caractérisé en ce que, le châssis (22) comprend, pour le ou chaque organe élastique (30), une cavité (34) d’accueil dudit organe élastique (30), la cavité (34) comprenant une ouverture (37) et un fond (38), une extrémité supérieure de l’organe élastique (30) étant engagée dans la cavité (34) à travers l’ouverture (37) et étant en appui sur le fond (38). Bogie (14) de véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 1, dans lequel, le bras (26) comprend au moins une région d’appui (58) décalée longitudinalement vers l’avant ou vers l’arrière par rapport à l’essieu (24), l’au moins un organe élastique (30) ayant une extrémité inférieure en appui sur l’au moins une région d’appui (58). Bogie (14) de véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 2, dans lequel la région d’appui (58) s’étend verticalement entre un axe central (C-C’) de l’essieu et un sommet (63) de la boite d’essieu (24). Bogie (14) de véhicule ferroviaire (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, le bogie comprend une articulation (28) connectant le bras (26) au châssis (22), le bras (26) étant de préférence mobile en rotation par rapport au châssis (22) autour de l’articulation (28). Bogie (14) de véhicule ferroviaire (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la boite d’essieu (24) comprend un corps supérieur (66) et un corps inférieur (68) lié de manière amovible au corps supérieur (66). Bogie (14) de véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 5, dans lequel le bras définit le corps supérieur (66). Bogie (14) de véhicule ferroviaire (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le châssis (22) comprend un longeron creux (40) délimité par une paroi inférieure (42) et une paroi supérieure (44), l’ouverture (37) étant ménagée dans la paroi inférieure (42) et la cavité (34) s’étendant à l’intérieur du longeron creux (40). Bogie (14) de véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 7, dans lequel le fond (38) est décalé verticalement vers le haut par rapport à l’ouverture (37), le fond (38) étant défini par la paroi supérieure (44). Bogie (14) de véhicule ferroviaire (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le bogie (14) comprend deux organes élastiques (30), un premier organe élastique (78) étant en appui sur une région d’appui décalée longitudinalement vers l’avant (62) par rapport à la l’essieu (24) et un deuxième organe élastique (80) étant en appui sur une région d’appui décalée vers l’arrière (60) par rapport à l’essieu (24). Véhicule ferroviaire (10) comprenant au moins un bogie (14) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.