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Bogie de véhicule ferroviaire à suspensions perfectionnées, notamment pour un
tramway à plancher bas
La présente invention concerne un bogie de véhicule ferroviaire à suspensions
perfectionnées, notamment pour un tramway à plancher bas.
On connaît déjà dans l'état de la technique, notamment d'après FR 2 946 307,
un
bogie de véhicule ferroviaire comprenant deux paires de roues, les roues de
chaque paire
étant reliées l'une à l'autre par une structure d'essieu. Le bogie comporte
par ailleurs un
châssis articulé, portant les structures d'essieu par l'intermédiaire de
moyens de suspension
primaires.
On notera qu'un châssis est dit articulé lorsqu'il comporte deux parties
(ou demi-
châssis) articulées l'une par rapport à l'autre autour d'un axe. Un tel
châssis articulé permet
de limiter les déchargements de roues induits par des défauts de voies
(également appelés
gauches ). Ainsi, le châssis articulé permet au bogie de franchir des
gauches, c'est-à-dire
qu'il peut présenter des points d'appui au sol qui ne sont pas dans un même
plan de
roulement.
Lorsque le bogie est destiné à équiper un véhicule ferroviaire à plancher bas,
l'encombrement vertical des suspensions doit être relativement réduit. A cet
effet, les
suspensions sont généralement formées par des organes élastiques en
élastomère,
notamment en caoutchouc, qui sont peu encombrants.
Toutefois, de tels organes en élastomère perdent en efficacité au cours du
temps. En
outre, l'efficacité de ces organes en élastomère est également réduite lorsque
leur
température est très élevée ou très basse, ce qui peut survenir lorsque le
véhicule ferroviaire
circule dans un pays à climat chaud, ou froid.
Résumé
L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant
un
bogie de véhicule ferroviaire dont les suspensions restent efficaces quelle
que soit leur
température, et dont les suspensions présentent une durée de vie
satisfaisante, le tout en
conservant un encombrement vertical réduit afin que le bogie puisse équiper un
véhicule
ferroviaire à plancher bas.
A cet effet, selon un aspect, un bogie de véhicule ferroviaire est présenté,
le bogie
comprenant :
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- deux paires de roues, les roues de chaque paire étant reliées l'une à
l'autre par
une structure d'essieu, cette structure d'essieu comportant, pour chaque roue
de la paire correspondante, une boîte d'essieu, et
- un châssis articulé, chaque structure d'essieu étant portée par le
châssis par
l'intermédiaire de moyens de suspension primaires,
dans lequel les moyens de suspension primaires comportent :
- pour chaque roue, un bras s'étendant sensiblement longitudinalement entre
une
première extrémité solidaire de la boîte d'essieu associée à cette roue, et
une
seconde extrémité libre, le bras étant articulé entre ses première et seconde
extrémités autour d'une liaison pivot avec le châssis, et
- pour chaque bras, un ressort hélicoïdal primaire s'étendant entre un
premier
siège, ménagé sur la seconde extrémité de ce bras, et un second siège, porté
par le châssis,
et dans lequel le châssis comporte :
- deux longerons latéraux, portant chacun au moins le second siège de l'un des
ressort hélicoïdaux primaires,
- une traverse avant de châssis, s'étendant transversalement entre les
longerons
latéraux, et
- une traverse arrière de châssis, s'étendant transversalement entre les
longerons
latéraux,
et dans lequel :
- la traverse avant de châssis est solidaire d'un premier longeron parmi
les
longerons latéraux, et la traverse arrière est articulée autour d'une liaison
pivot
avec ce premier longeron, d'axe parallèle à une direction générale dans
laquelle
s'étend ce premier longeron, et
- la traverse arrière de châssis est solidaire d'un second longeron parmi
les
longerons latéraux, et la traverse avant est articulée autour d'une liaison
pivot
avec ce second longeron, d'axe parallèle à une direction générale dans
laquelle
s'étend ce second longeron.
Les bras de la structure d'essieu s'étendent longitudinalement, de sorte que
les
ressorts hélicoïdaux primaires sont déportés sensiblement à la même hauteur
que les
structures d'essieu, contrairement à des bogies de l'état de la technique dans
lesquels les
suspensions primaires sont habituellement agencées au-dessus des structures
d'essieu.
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Ainsi, le bogie selon l'invention comporte des ressorts hélicoïdaux, tout en
conservant
un encombrement réduit en hauteur, malgré le fait que les ressorts hélicoïdaux
sont
généralement considérés comme plus encombrants que des organes élastiques en
élastomère.
Avantageusement, le châssis du bogie est articulé, si bien qu'il permet au
bogie de
franchir les défauts de voie, ou gauches, sans encombre, comme indiqué
précédemment.
Dans ce cas, le bogie selon l'invention peut comporter des suspensions
primaires qui ne
travaillent que selon une direction verticale. De telles suspensions primaires
présentent un
encombrement et une complexité réduits par rapport à des suspensions primaires
de bogie à
châssis rigide.
Un bogie selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des
caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes les combinaisons
techniquement
possibles.
- Chaque ressort hélicoïdal primaire s'étend selon une direction sensiblement
perpendiculaire à la direction générale dans laquelle s'étend le longeron
portant le second
siège pour ce ressort hélicoïdal primaire.
- Au moins l'un parmi les longerons latéraux porte un moteur, ce moteur étant
relié à
au moins l'une des roues par l'intermédiaire d'un réducteur.
- Le bogie comporte : une traverse de charge, destinée à porter une caisse de
véhicule ferroviaire, et des moyens de suspension secondaires, comportant,
pour chacun des
longerons latéraux, au moins un ressort hélicoïdal secondaire s'étendant entre
un premier
siège, ménagé sur ce longeron, et un second siège, ménagé sur la traverse de
charge.
- Chaque ressort hélicoïdal secondaire s'étend selon une direction
sensiblement
perpendiculaire à la direction générale dans laquelle s'étend le longeron
portant le premier
siège pour ce ressort hélicoïdal secondaire.
- Chaque structure d'essieu comporte une traverse d'essieu, s'étendant entre
les
boîtes d'essieu de cette structure d'essieu, et portant un arbre d'essieu
solidaire des roues
entre lesquelles s'étend cette structure d'essieu.
L'invention concerne également un véhicule ferroviaire, notamment de tramway à
plancher bas, comportant un bogie tel que défini 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 figures annexées
parmi lesquelles :
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- la figure 1 est une vue en perspective d'un bogie de véhicule ferroviaire
selon un
exemple de mode de réalisation de l'invention ; et
- la figure 2 est une vue en coupe du bogie de la figure 1, dans un plan de
coupe Il
longitudinal passant par les suspensions du bogie.
Dans la présente description, les termes vertical et horizontal sont
définis par
rapport à un bogie monté dans un véhicule ferroviaire. Ainsi, un plan
horizontal est
sensiblement parallèle au plan dans lequel s'étendent les essieux et le plan
vertical est
sensiblement parallèle au plan dans lequel s'étendent les roues.
Le terme longitudinal est défini par rapport à la direction dans laquelle
s'étend un
véhicule ferroviaire dans un plan horizontal, et le terme transversal est
défini selon une
direction sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale dans un
plan horizontal.
On a représenté sur les figures un repère, dans lequel la direction
longitudinale est
désignée par la référence X, la direction transversale est désignée par la
référence Y, et la
direction verticale, perpendiculaire aux directions longitudinale X et
transversale Y, est
désignée par la référence Z.
Par ailleurs, les termes avant et arrière)> sont définis par rapport au
sens de
déplacement du véhicule ferroviaire dans la direction longitudinale X. Par
convention, sur les
figures, le terme avant correspond à la gauche et le terme arrière à
la droite.
On a représenté sur la figure 1 un bogie 10 de véhicule ferroviaire, par
exemple pour
un tramway à plancher bas (non représenté).
Le bogie 10 comprend deux paires 12 de roues 14, agencées respectivement à
l'avant et à l'arrière du bogie 10. Les roues 14 de chaque paire sont reliées
l'une à l'autre par
une structure d'essieu 16.
Chaque structure d'essieu 16 comporte deux boîtes d'essieu 18, à savoir une
pour
chaque roue 14, ainsi qu'une traverse d'essieu 20 s'étendant transversalement
entre les deux
boîtes d'essieu 18 et solidaire de ces boîtes d'essieu 18. Chaque traverse
d'essieu 20 porte
un arbre d'essieu 22 s'étendant transversalement entre les roues 14 et
solidaires de ces
roues 14. De manière classique, les boîtes d'essieu 18 et la traverse d'essieu
20 forment un
ensemble monobloc, rigide en flexion et en torsion autour de l'axe d'essieu,
et l'arbre 22
d'essieu assure la transmission entre les deux roues 14 de l'essieu.
Les structures d'essieu 16 sont portées par un châssis articulé 24 par
l'intermédiaire
de moyens de suspension primaires 26 qui seront décrits ultérieurement.
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=
Dans l'exemple représenté, le châssis 24 est dit du type intérieur, c'est-à-
dire qu'il est
disposé dans un espace délimité par les roues 14. Un tel châssis intérieur
présente une
masse réduite, et un faible coût de fabrication.
Le châssis 24 comporte deux longerons latéraux 28 et deux traverses de
châssis,
notamment une traverse avant 30 et une traverse arrière 32, s'étendant chacune
transversalement entre les longerons latéraux 28.
Dans ce qui suit, un premier longeron parmi les longerons latéraux 28 sera
appelé
longeron droit, et l'autre longeron sera appelé longeron gauche. Seul le
longeron droit est
visible sur la figure 1.
Chaque traverse 30, 32 est solidaire d'un longeron latéral 28 respectif, et
articulé
autour d'une liaison pivot avec l'autre longeron 28, d'axe parallèle à une
direction générale
dans laquelle s'étend le longeron 28 avec lequel il est articulé. En l'absence
de défaut de
voie, la direction générale du longeron 28 est sensiblement parallèle à la
direction
longitudinale X.
Dans l'exemple décrit, la traverse avant 30 est solidaire du longeron droit
28, et la
traverse arrière 32 est articulée autour d'une liaison pivot 34 avec ce
longeron droit. Par
ailleurs, la traverse arrière 32 est solidaire du longeron gauche, et la
traverse avant 30 est
articulée autour d'une liaison pivot 36 avec ce longeron gauche.
Ainsi, le châssis 24 comporte deux parties en forme de L, chaque partie en
forme de L
étant formée par une traverse et un longeron respectif. Ces deux parties en
forme de L sont
articulées l'une par rapport à l'autre sensiblement autour d'un axe diagonal
passant par les
liaisons pivot 34, 36.
On notera qu'un châssis articulé similaire à celui de l'invention est par
exemple décrit
dans EP 0 834 435.
Comme indiqué précédemment, le châssis 24 est relié aux structures d'essieu 16
par
l'intermédiaire de moyens de suspension primaires 26 qui vont maintenant être
décrits. Plus
particulièrement, chaque longeron latéral 28 est relié à une boîte d'essieu 18
par
l'intermédiaire de ces moyens de suspension primaires 26.
Comme cela est notamment représenté sur la figure 2, les moyens de suspension
26
comportent, pour chaque boîte d'essieu 18, un bras 38 s'étendant sensiblement
longitudinalement entre une première extrémité 38A solidaire de la boîte
d'essieu 18
correspondante, et une seconde extrémité 388 libre. Chaque bras 38 est
articulé autour
d'une liaison pivot 40 avec le châssis 24, notamment avec l'un des longerons
latéraux 28.
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Les moyens de suspension primaires 26 comportent par ailleurs, pour chaque
bras
38, un ressort hélicoïdal primaire 42 s'étendant entre un premier siège 42A,
ménagé sur la
seconde extrémité 38B du bras 38, et un second siège 42B, porté par le châssis
24,
notamment par le longeron latéral 28 correspondant.
Comme indiqué précédemment, chaque bras 38 s'étend sensiblement
longitudinalement, de sorte que chaque ressort hélicoïdal primaire 42 est
déporté
sensiblement à hauteur des structures d'essieu 16. L'encombrement vertical des
moyens de
suspension primaires 42 est donc réduit, notamment par rapport à des
suspensions primaires
de bogie classiques, qui sont habituellement disposés au dessus des structures
d'essieu.
Avantageusement, chaque ressort hélicoïdal primaire 42 s'étend selon une
direction
sensiblement verticale Z, c'est-à-dire sensiblement perpendiculaire à la
direction générale
dans laquelle s'étend le longeron 28 portant le second siège 42B pour ce
ressort hélicoïdal
primaire 42. En effet, puisque le châssis 24 est articulé, c'est
l'articulation de ce châssis 24
autour de la diagonale passant par les articulations 34 et 36 qui permet de
limiter les
déchargements de roues induits par des défauts de voies, et non les essieux 16
associés aux
moyens de suspension primaires 26, ces moyens de suspension primaires 26
pouvant ainsi
être adaptés pour travailler uniquement selon la direction verticale Z.
Ainsi, la suspension primaire 26 permet un déplacement vertical relatif de la
structure
d'essieu 16 par rapport au châssis 24, c'est-à-dire que la structure d'essieu
16 est suspendue
par rapport au châssis 24 selon une direction sensiblement verticale Z, et
mobile en rotation
autour d'un axe passant par les liaisons pivots 40.
Dans le cas où le bogie 10 est un bogie moteur, au moins l'un parmi les
longerons
latéraux 28 porte un moteur 44. De manière classique, chaque moteur 44 est
relié à au moins
l'une des roues 14 par l'intermédiaire d'un réducteur 46 et d'un accouplement
raccordant le
moteur 44 au réducteur 46.
Le bogie 10 comporte par ailleurs des moyens de suspension secondaires 48,
permettant un déplacement vertical relatif du bogie 10 par rapport au véhicule
ferroviaire sur
lequel ledit bogie 10 est monté.
Ainsi, le bogie 10 comporte une traverse de charge 50 de type classique,
destinée à
porter une caisse du véhicule ferroviaire.
Les moyens de suspension secondaires 48 comportent, pour chacun des longerons
latéraux 28, au moins un ressort hélicoïdal secondaire 52, par exemple deux
ressorts
hélicoïdaux secondaires 52 agencés en parallèle, s'étendant chacun entre un
premier siège
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52A ménagé sur le longeron 28, et un second siège 52B ménagé sur la traverse
de charge
50.
Avantageusement, chaque ressort hélicoïdal secondaire 52 s'étend dans une
direction
sensiblement verticale Z, c'est-à-dire une direction sensiblement
perpendiculaire à la
direction générale dans laquelle s'étend le longeron 28 portant le premier
siège 52A pour ce
ressort hélicoïdal secondaire 52.
On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation
précédemment
décrit, mais pourrait présenter diverses variantes sans sortir du cadre des
revendications.
En particulier, l'invention pourrait être appliquée à un bogie porteur, ne
comportant
pas de moteur.
Par ailleurs, le châssis articulé du bogie pourrait présenter une autre
structure
articulée que celle qui a été précédemment décrite.
Enfin, le bogie selon l'invention pourrait équiper tout autre véhicule
ferroviaire qu'un
tramway, par exemple un métro ou un train grandes lignes.
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