Brevet FR3156108A1 — publié le 20250606

Element de bogie de véhicule ferroviaire et bogie de véhicule ferrov i aire associé L’invention porte sur un élément (12; 14) de bogie de véhicule ferroviaire, l’élément de bogie comprenant deux tôles (16, 18; 30, 32) en regard et des entretoises (20; 34) s’étendant entre les deux tôles (16, 18; 30, 32) et reliées à chaque tôle (16, 18; 30, 32) depuis leurs extrémités (40, 42). Les entretoises (20; 34) sont des piliers disjoints, la somme des diamètres maximaux des entretoises (20; 34) positionnées sur une même largeur des tôles étant inférieure à la largeur des tôles correspondantes (16, 18; 30, 32). Figure pour l'abrégé : Figure 1 Element de bogie de véhicule ferroviaire et bogie de véhicule ferroviaire associé La présente invention concerne un élément de bogie de véhicule ferroviaire comprenant deux tôles en regard et des entretoises s’étendant entre les deux tôles et reliées à chaque tôle depuis leurs extrémités. Généralement, un châssis de bogie de véhicule ferroviaire comprend deux longerons reliés par au moins une traverse. Les longerons ainsi que la ou les traverses sont fabriqués par une structure mécano-soudée de type caisson. Chaque caisson se compose d’une tôle inférieure, une tôle supérieure et deux tôles de flanc. Les quatre tôles sont soudées entre elles. Les caissons sont ensuite soudés entre eux afin de constituer le châssis. Une telle conception de châssis à structure mécano-soudée fermée n’offre cependant pas entière satisfaction, notamment en terme de facilité de production. En effet, la fabrication de tels caissons est difficilement automatisable et demande de nombreuses opérations manuelles peu ergonomiques et peu économiques. En outre, en cas de défauts de production, un telle structure est difficilement réparable, car il n’est pas possible d’ouvrir un caisson sans endommager l’ensemble de la structure. De plus, de telles structures fermées à caisson ont une masse importante et limitent le passage d’équipement, tel que de la tuyauterie ou du câblage. De plus, une telle fabrication reste limitée en terme d’automatisation, notamment par exemple dans le cas d’une fabrication mécano-soudée, de nombreuses opérations d’ajustement sont nécessaires. Afin de pallier ces inconvénients, il est connu de concevoir un châssis à structure ouverte constitué de longerons avec une section en « I » fabriqués soit par opérations de mécano-soudage, soit par moulage en une pièce. Cependant, une telle fabrication reste onéreuse. En effet, par exemple dans le cas d’une fabrication par moulage en une pièce d’un tel longeron, un moule différent doit être prévu pour chaque type et taille de longerons. En outre, un moule supplémentaire doit être prévu pour la ou les traverses. Alternativement, un moule doit être prévu pour le châssis complet. Un but de l’invention est de proposer un élément de bogie de véhicule ferroviaire à structure ouverte pouvant être fabriqué de manière économique et automatisable. A cet effet, l’invention a pour objet un élément de bogie de véhicule ferroviaire du type précité, caractérisé en ce que les entretoises sont des piliers disjoints, la somme des diamètres maximaux des entretoises positionnées sur une même largeur des tôles étant inférieure à la largeur des tôles correspondantes. Suivant des modes particuliers de réalisation, l’élément de bogie de véhicule ferroviaire selon l’invention comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) indépendamment ou suivant toute combinaison techniquement possible : - chaque extrémité de chaque entretoise comprend un tenon d’extrémité prolongeant la partie médiane de l’entretoise et séparé de la partie médiane par un épaulement, chaque tôle comprenant des orifices traversants dans chacun desquels est reçu un tenon d’extrémité, l’épaulement étant en appui contre la tôle correspondante ; - chaque entretoise est amincie en sa partie médiane ; - la partie médiane de chaque entretoise comprend un orifice central ; - les extrémités des entretoises sont fixées aux tôles par soudage ; - au moins l’une des extrémités de l’entretoise est soudée par un joint de soudure pleine pénétration ; et - les entretoises sont disposées en quinconce entre les deux tôles. L’invention a également pour objet un bogie de véhicule ferroviaire comprenant un châssis de bogie comprenant : - deux longerons s’étendant chacun selon une direction longitudinale en regard l’un de l’autre, et - au moins une traverse s’étendant selon une direction transversale et reliant les deux longerons entre eux, au moins l’un des deux longerons et/ou la traverse étant un élément de bogie tel que décrit ci-dessus. Suivant des modes particuliers de réalisation, le bogie de véhicule ferroviaire selon l’invention comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) indépendamment ou suivant toute combinaison techniquement possible : - chacun des deux longerons et la traverse est un élément de bogie tel que décrit ci-dessus ; - le boggie comprend deux tôles uniques définissent chacune une des tôles de chaque longeron et une des tôles de la traverse ; - les deux tôles des longerons sont espacées l’une de l’autre selon une direction d’élévation perpendiculaire au plan défini par les longerons ; le bogie comprend une traverse de charge, la traverse de charge étant un élément de bogie tel que décrit 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 dessins annexés, sur lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 est une vue en perspective d’un bogie de véhicule ferroviaire selon l’invention; FIG. 2 la FIG. 2 est une vue en section selon un plan P d’un longeron du châssis de bogie de véhicule ferroviaire de la FIG. 1 ; et FIG. 3 FIG. 4 les figures 3 et 4 sont des vues identiques à celle de la FIG. 2 d’un deuxième et d’un troisième mode de réalisation de l’invention. La FIG. 1 illustre un bogie 8 destiné à équiper un véhicule ferroviaire et comprenant au moins un élément de bogie. Le bogie 8 de la FIG. 1 comprend un châssis 10 de bogie. Le châssis 10 de bogie comprend deux longerons 12 et au moins une traverse 14 reliant les deux longerons 12 entre eux, les longerons 12 et la traverse 14 étant des éléments de bogie. Les longerons 12 s’étendent chacun selon une direction longitudinale en regard l’un de l’autre. Ils sont espacés l’un de l’autre selon une direction transversale suivant laquelle s’étend la ou les traverses 14. Chaque longeron 12 comprend une première tôle 16 et une deuxième tôle 18 en regard ainsi que des entretoises 20 s’étendant entre les deux tôles 16, 18, ces entretoises 20 étant reliées à chaque tôle 16, 18 depuis leurs extrémités. Chaque tôle 16, 18 définit une face interne 22 et une face externe 24. Les faces internes 22 des deux tôles 16, 18 sont en regard l’une de l’autre. Dans le mode de réalisation de l’invention illustré sur la FIG. 1 , les deux tôles 16, 18 des longerons 12 sont espacées l’une de l’autre selon une direction d’élévation perpendiculaire au plan défini par les longerons 12. La première tôle 16 est une tôle supérieure et la deuxième tôle 18 est une tôle inférieure. Les longerons 12 ne comprennent pas de tôles de flanc. Chaque longeron 12 a ainsi une structure ouverte. En variante non-illustrée, les deux tôles 16, 18 sont espacées l’une de l’autre selon la direction transversale. Les deux tôles 16, 18 sont alors des tôles de flanc. Dans ce mode de réalisation, chaque longeron 12 ne comprend pas de tôle inférieure, ni de tôle supérieure. Comme illustré sur la FIG. 1 , chacun des longerons 12 forme deux cols de cygne 26. Chaque col de cygne 26 est défini par un profil doublement coudé en inverse de chacune des tôles 16, 18. En dehors des cols de cygne 26, les longerons 12 définissent des tronçons rectilignes 28 et chaque tôle 16, 18 s’étend alors sensiblement à plat, et plus particulièrement selon un plan horizontal. Alternativement, les longerons 12 ne comprennent pas de col de cygne et chaque tôle 16, 18 s’étend alors sensiblement à plat sur toute sa longueur. Chaque tôle 16, 18 est par exemple fabriquée par découpe et pliage d’une tôle métallique. Les entretoises 20 sont disposées dans les tronçons rectilignes 28 des longerons 12, en dehors des cols de cygne 26. Comme illustré sur la FIG. 1 , des renforcements 29 sont avantageusement installés entre les deux tôles 16, 18 au niveau des cols de cygne 26, de sorte à renforcer la résistance en flexion des cols de cygne 26. Comme illustré sur la FIG. 1 , la traverse 14 est fixée par soudure sur chacun des longerons 12, et plus particulièrement sur les tronçons rectilignes 28 des longerons 12 situés entre les deux cols de cygne 26. De préférence, la traverse 14 a une structure similaire aux longerons 12. Autrement dit, la traverse 14 comprend deux tôles 30, 32 en regard et des entretoises 34 s’étendant entre les deux tôles 30, 32 reliées à chaque tôle depuis leurs extrémités. Dans un autre mode de réalisation de l’invention, le châssis 10 de bogie comprend deux tôles uniques définissant chacune une des tôles 16, 18 de chaque longeron 12 et une des tôles 30, 32 de la traverse 14. Autrement dit, une première tôle unique définit la première tôle 30 de la traverse 14 et la première tôle 16 de chaque longeron 12 et une deuxième tôle unique définit la deuxième tôle 32 de la traverse 14 et la deuxième tôle 18 de chaque longeron 12. Un tel mode de réalisation avec deux tôles simplifie la fabrication du châssis 10 en évitant les soudures supplémentaires de raccordement de la traverse 14 aux longerons 12. Les entretoises 20, 34 sont des piliers disjoints s’étendant entre la première tôle 16, 30 et la deuxième tôle 18, 32, et plus particulièrement entre les faces internes 22 des tôles. Autrement dit, les entretoises 20, 34 sont indépendantes les unes des autres et espacées les unes avec les autres. Dans le mode de réalisation de l’invention illustré sur la FIG. 1 , les entretoises 20, 34 s’étendent selon la direction d’élévation. Chaque entretoise 20 est un pilier de section circulaire de diamètre maximal inférieur à 40 mm. Comme illustré sur la FIG. 2 , les entretoises 20, 34 sont disposées en rangées entre les deux tôles 16, 18, 30, 32 correspondantes. Plusieurs entretoises 20, 34 sont positionnées sur une largeur de la tôle 16, 18, 30, 32 tout en restant écartées les unes des autres, et de préférence tout en restant à distance des bords des tôles 16, 18, 30, 32. La somme des diamètres maximaux des entretoises 20, 34 positionnées sur une même largeur de la tôle 16, 18, 30, 32 est inférieure à la largeur de la tôle 16, 18, 30, 32 correspondante, et de préférence inférieure à la moitié de la largeur de la tôle 16, 18, 30, 32 correspondante. Avantageusement, les entretoises 20, 34 sont disposées en quinconce entre les deux tôles 16, 18, 30, 32 correspondantes. Un espace de passage 36 ouvert est défini entre les tôles 16, 18, 30, 32 correspondant à la zone laissée libre entre les entretoises 20, 34. Suivant des modes de réalisation particuliers, un équipement, tel qu’un tuyau, un câble, un réservoir ou un capteur par exemple est logé dans cet espace de passage 36 tout en restant accessible depuis l’extérieur. Comme illustré sur la FIG. 2 , chaque entretoise 20, 34 comprend une partie médiane 38 s’étendant entre une première extrémité 40 fixée à la première tôle 16, 30 et une deuxième extrémité 42 fixée à la deuxième tôle 18, 32. Chaque extrémité 40, 42 de chaque entretoise 20, 34 comprend un tenon d’extrémité 44 prolongeant la partie médiane 38 et séparé de la partie médiane 38 par une collerette 46. La partie médiane 38 de chaque entretoise 20, 34 est ainsi définie entre les collerettes 46 des deux extrémités 40, 42. Chaque entretoise 20, 34 est, avantageusement, amincie en sa partie médiane 38. Autrement dit, le diamètre de l’entretoise 20, 34 en sa partie médiane 38 est inférieur au diamètre de l’entretoise 20, 34 en ses extrémités 40, 42. La forme optimisée de la partie médiane 38 a pour but de modifier les répartitions des contraintes, et réduire le niveau de ces contraintes dans les joints soudés. La partie médiane 38 peut comprendre un orifice central 48. L’orifice central 48 est un orifice traversant et sert à la fixation de tuyaux ou de câbles passant dans l’espace de passage 36. Chaque collerette 46 peut avoir un diamètre supérieur au diamètre de la partie médiane 38 et du tenon 44. Le diamètre maximal de chaque entretoise 20, 34 est ainsi définie par le diamètre des collerettes 46. Comme illustré sur la FIG. 2 , chaque tôle 16, 18, 30, 32 comprend des orifices traversants 50 dans chacun desquels est reçu un tenon 44. Chaque tenon 44 peut avoir une hauteur légèrement supérieure à l’épaisseur de la tôle 16, 18, 30, 32 Chaque collerette 46 définit, entre le tenon 44 et la collerette 46, un épaulement 52 en appui contre la face interne 22 de la tôle 16, 18, 30, 32 correspondante. Les entretoises 20, 34 sont par exemple fabriquées en métal soudable, comme de l’acier ou de l’aluminium. Chaque entretoise 20, 34 est fabriquée par des procédés de fabrication métallique de petite ou grande série. Comme illustré sur la FIG. 2 , les extrémités 40, 42 des entretoises 20, 34 sont fixées à la tôle 16, 18, 30, 32 correspondante par soudage. A cet effet, chaque extrémité 40, 42 est fixée à la tôle 16, 18, 30, 32 associée par au moins un joint de soudure Dans le premier mode de réalisation illustré sur la FIG. 2 , la deuxième extrémité 42 est fixée à la deuxième tôle 18, 32 par deux joints de soudure d’angle 54, 56. Le premier joint de soudure d’angle 54 relie le tenon 44 de la deuxième extrémité 42 à la face externe 24 de la deuxième tôle 18, 32. Le deuxième joint de soudure d’angle 56 relie le pourtour de la collerette 46 de la deuxième extrémité 42 à la face interne 22 de la deuxième tôle 18, 32. Dans ce mode de réalisation illustré sur la FIG. 2 , la première extrémité 40 est fixée à la première tôle 16, 30 par un joint de soudure pleine pénétration sur latte naturelle 58. Le joint de soudure pleine pénétration sur latte naturelle 58 est un cordon de soudure avec pleine pénétration dans l’orifice traversant 50. A cet effet, l’orifice traversant 50 présente un chanfrein périphérique sur toute l’épaisseur de la première tôle 16, 30. Au cours de l’opération de soudage le matériau de soudure pénètre dans l’orifice traversant 50 et forme ainsi le joint de soudure pleine pénétration sur latte naturelle 58 suivant toute l’épaisseur de la première tôle 16, 30. Un tel joint de soudure pleine pénétration sur latte naturelle 58 offre l’avantage de pouvoir être réalisé de la face externe 24 de la première tôle 16, 30, et plus particulièrement après le positionnement de l’ensemble des entretoises 20, 34 entre les tôles 16, 18, 30, 32. Lors de la fabrication d’un longeron 12 ou d’une traverse 14, chaque entretoise 20, 34 est tout d’abord positionnée sur la deuxième tôle 18, 32, et plus particulièrement le tenon 44 de la deuxième extrémité 42 est inséré dans l’orifice 50 défini dans la deuxième tôle 18, 32. La deuxième extrémité 42 de l’entretoise 20, 34 est fixée à la deuxième tôle 18, 32 par le deuxième joint de soudure d’angle 56 entre la collerette 46 de la deuxième extrémité 42 et la face interne 22 de la deuxième tôle 18, 32. La première tôle 16 est ensuite positionnée de sorte que le tenon 44 de chaque première extrémité 40 de chaque entretoise 20, 34 soit dans un des orifices 50 de la première tôle 16, 30. La première extrémité 40 de chaque entretoise 20, 34 est ensuite fixée à la première tôle 16, 30 par le joint de soudure pleine pénétration sur latte naturelle 58 réalisé de l‘extérieur. Le premier joint de soudure d’angle 54 fixant le tenon 44 de la deuxième extrémité 42 de chaque entretoise 20, 34 à la face externe 24 de la deuxième tôle 18, 32 est finalement réalisé. Dans un deuxième mode de réalisation illustré sur la FIG. 3 , la première extrémité 40 est fixée à la première tôle 16 par un joint de soudure pleine pénétration sur latte rapportée 60. L’orifice traversant 50 de la première extrémité 40 est usiné avec un diamètre supérieur au diamètre du chanfrein du premier mode de réalisation de la FIG. 2 . En particulier, le diamètre de l’extrémité la plus étroite de l’orifice 50 est supérieur au diamètre de la collerette 46. Tout comme le premier mode de réalisation, le joint de soudure pleine pénétration sur latte rapportée 60 s’étend en partie contre l’épaulement 52. Avantageusement, un support 62, et plus particulièrement un support en céramique, est fixé au préalable sur la face interne 22 de la première tôle 16, 30, de sorte à recevoir la collerette 46 de la première extrémité 40, et entoure l’extrémité la plus étroite du chanfrein formant l’orifice 50. Le support en céramique 62 permet un maintien en position du bain de fusion au cours de l’opération de soudage, autorisant ainsi une pleine pénétration du joint de soudure pleine pénétration sur latte rapportée 60 dans l’orifice traversant 50 et une meilleure fixation. Un tel support 62 est éliminé après l’opération de soudage. Dans un troisième mode de réalisation illustré sur la FIG. 4 , chacune des deux extrémités 40, 42 de l’entretoise 20, 34 est soudée à une des tôles 16, 18, 30, 32 par un joint de soudure pleine pénétration sur latte rapportée60. Avantageusement, comme illustré sur la FIG. 4 , un support en céramique 62 est également fixé sur la face interne 22 de la deuxième tôle 18, 32 afin de recevoir la collerette 46 de la deuxième extrémité 42. Dans ce mode de réalisation, chaque entretoise 20, 34 est tout d’abord positionnée entre les deux tôles 16, 18, 30, 32. Avantageusement, les collerettes 46 des extrémités 40, 42 sont reçues dans les supports en céramique 62, qui avaient préalablement été fixés sur les faces internes 22 des tôles 16, 18, 30, 32. Les joints de soudure pleine pénétration sur latte rapportée 60 sont ensuite réalisés par l’extérieur de sorte à fixer chaque extrémité 40, 42 de chaque entretoise 20, 34. Dans un quatrième mode de réalisation non-illustré, chacune des deux extrémités 40, 42 de l’entretoise 20, 34 est soudée à une des tôles 16, 18, 30, 32 par un joint de soudure pleine pénétration sur latte naturelle 58. Avantageusement, afin de faciliter le procédé de fabrication, toutes les entretoises 20 des longerons 12 et toutes les entretoises 34 de la traverse 14 d’un même châssis 10 sont soudées par les mêmes types de joint de soudure ou combinaison de joint de soudure. Selon un autre mode de réalisation non-illustré, les extrémités 40, 42 des entretoises 20, 34 sont soudées aux tôles 16, 18, 30, 32 par passage de courant, après le positionnement des entretoises 20, 34 entre les deux tôles 16, 18, 30, 32. Un tel bogie 8 selon l’invention présente l’avantage de pouvoir être fabriqué de manière économique et automatisable. En effet, lors de la fabrication des longerons 12 ou de la traverse 14, les entretoises 20, 34 peuvent être positionnées entre les tôles 16, 18, 30, 32 par un bras robotisé et de par l’uniformité et la facilité d’accès des joints de soudures, les opérations de soudage peuvent être également automatisées. En outre, grâce à la standardisation des entretoises 20, 34 et des joints de soudure, de nombreuses opérations de contrôle qualité peuvent être automatisées ou même supprimées. De plus, la structure ouverte du châssis 10 autorise une fixation d’équipements tel que des tuyaux, des câbles, capteurs, boitiers, par exemple dans l‘espace de passage 36 et une fixation de ceux-ci dans les orifices centraux 48 ménagés dans la partie médiane 38 des entretoises 20, 34, ce qui permet un gain de place. En variante non-illustrée de l’invention, le bogie 8 comprend une traverse de charge s’étendant selon la direction transversale, de préférence en renfort du châssis 10 tel que décrit ci-dessus. La traverse de charge est rapportée au droit de la traverse 14 et repose sur les deux longerons 12 depuis ses extrémités ou en partie centrale de la traverse 14. De préférence, la traverse de charge a une structure similaire aux longerons 12 et à la traverse 14. Autrement dit, la traverse de charge comprend deux tôles en regard et des entretoises s’étendant entre les deux tôles reliées à chaque tôle depuis leurs extrémités, les entretoises étant des piliers disjoints. La somme des diamètres maximaux des entretoises positionnées sur une même largeur des tôles de la traverse de charge est inférieure à la largeur des tôles correspondantes. Les entretoises de traverse de charge sont sensiblement analogues aux entretoises 20, 34 des longerons 12 et de la traverse 14 telles que décrites précédemment. Elément (12; 14) de bogie de véhicule ferroviaire, l’élément de bogie comprenant deux tôles (16, 18; 30, 32) en regard et des entretoises (20; 34) s’étendant entre les deux tôles (16, 18; 30, 32) et reliées à chaque tôle (16, 18; 30, 32) depuis leurs extrémités (40, 42), caractérisé en ce que les entretoises (20; 34) sont des piliers disjoints, la somme des diamètres maximaux des entretoises (20; 34) positionnées sur une même largeur des tôles étant inférieure à la largeur des tôles correspondantes (16, 18; 30, 32). Elément (12; 14) de bogie selon la revendication 1, dans lequel chaque extrémité (40, 42) de chaque entretoise (20, 34) comprend un tenon d’extrémité (44) prolongeant la partie médiane (38) de l’entretoise (20, 34) et séparé de la partie médiane (38) par un épaulement (52), chaque tôle (16, 18, 30, 32) comprenant des orifices traversants (50) dans chacun desquels est reçu un tenon d’extrémité (44), l’épaulement (52) étant en appui contre la tôle (16, 18, 30, 32) correspondante. Elément (12; 14) de bogie selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque entretoise (20, 34) est amincie en sa partie médiane (38). Elément (12; 14) de bogie selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie médiane (38) de chaque entretoise (20, 34) comprend un orifice central (48). Elément (12; 14) de bogie selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les extrémités (40, 42) des entretoises (20, 34) sont fixées aux tôles (16, 18, 30, 32) par soudage. Elément (12; 14) de bogie selon la revendication 5, dans lequel au moins l’une des extrémités (40, 42) de l’entretoise (20, 34) est soudée par un joint de soudure pleine pénétration (58, 60). Elément (12; 14) de bogie selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les entretoises (20, 34) sont disposées en quinconce entre les deux tôles (16, 18, 30, 32). Bogie de véhicule comprenant un châssis de bogie (10) comprenant : - deux longerons (12) s’étendant chacun selon une direction longitudinale en regard l’un de l’autre, et - au moins une traverse (14) s’étendant selon une direction transversale et reliant les deux longerons (12) entre eux, au moins l’un des deux longerons et/ou la traverse étant un élément de bogie selon l’une quelconque des revendications 1 à 7. Bogie de véhicule ferroviaire selon la revendication 8, dans lequel chacun des deux longerons (12) et la traverse (14) est un élément de bogie selon l’une quelconque des revendications 1 à 7. Bogie de véhicule ferroviaire selon la revendication 9, comprenant deux tôles uniques définissant chacune une des tôles (16, 18) de chaque longeron (12) et une des tôles (30, 32) de la traverse (14).