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Bogie de véhicule ferroviaire, véhicule et procédé d'installation d'essieu
associés
Domaine de l'invention
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.
État de la technique
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.
Date Reçue/Date Received 2021-09-22
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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.
Sommaire de l'invention
Une réalisation de l'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 ;
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, et dans lequel
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.
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 ;
Date Reçue/Date Received 2021-09-22
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- 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.
Brève description des dessins
La figure 1_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.
Description détaillée d'aspects préférés de l'invention
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 à la
figure 1 du dessin annexé qui 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 1, 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.
Date Reçue/Date Received 2021-09-22
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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 1, 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 1, 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.
Date Reçue/Date Received 2021-09-22
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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 1, 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 1, 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
Date Reçue/Date Received 2021-09-22
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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.
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L'au moins un organe élastique 30 comprend au moins un ressort 76.
Dans la variante représentée sur la figure 1, 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 1, 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
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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%).
Date Reçue/Date Received 2021-09-22
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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.
Date Reçue/Date Received 2021-09-22
