[0001] La présente invention concerne un bogie pour véhicule ferroviaire à plancher abaissé,
du type comprenant :
- un châssis de bogie ; et
- quatre roues montées sur le châssis, chaque roue étant mobile en rotation par rapport
au châssis autour d'un axe de rotation respectif s'étendant selon une même direction
transversale, lesdites roues définissant entre elles un espace, l'espace s'étendant
entre des plans d'étendue des roues selon la direction transversale.
[0002] L'invention concerne également un véhicule ferroviaire comprenant un tel bogie.
[0003] Dans un véhicule ferroviaire, et notamment dans un véhicule ferroviaire destiné au
transport intra-urbain comme par exemple les tramways, il est souhaitable de limiter
l'encombrement des bogies afin d'augmenter l'espace interne accessible aux voyageurs
dans les voitures, tout en conservant un encombrement faible du véhicule ferroviaire
sur la voie.
[0004] La réduction de l'encombrement des bogies sous la caisse permet de conserver un plancher
abaissé, c'est-à-dire s'étendant sensiblement au même niveau sur toute la surface
du véhicule ferroviaire et assez proche du sol. Cela facilite la circulation des voyageurs
entre les voitures et l'accès au véhicule depuis l'extérieur, notamment pour les voyageurs
ayant des difficultés à se déplacer, tout en maximisant le nombre de sièges installés
au droit du bogie.
[0005] Le volume libre sous la caisse est particulièrement important dans le cas des bogies
rotatifs, c'est-à-dire quand la caisse est mobile en rotation par rapport au bogie.
L'espace nécessaire pour permettre une telle rotation tout en conservant un plancher
abaissé est une contrainte lourde pour la conception des bogies.
[0006] Cependant, réduire l'encombrement du bogie sous la caisse en déplaçant toutes les
masses latéralement par rapport aux voitures augmente fortement la largeur du véhicule
ferroviaire et le gabarit du bogie, ce qui n'est pas satisfaisant pour des véhicules
circulant en surface en milieu urbain.
[0007] Il est donc souhaitable de fournir un bogie de véhicule ferroviaire permettant d'avoir
un plancher abaissé intégral, tout en conservant un encombrement transverse suffisamment
faible du véhicule ferroviaire.
[0008] Ainsi, l'invention a pour objet un bogie du type précité, dans lequel le bogie comprend
également :
- quatre moteurs assemblés sur le châssis, positionnés à l'extérieur de l'espace selon
la direction transversale ; et
- quatre réducteurs, positionnés à l'intérieur de l'espace selon la direction transversale,
chaque moteur étant agencé pour entrainer une des roues par l'intermédiaire d'un des
réducteurs associé à la roue, chaque roue étant mécaniquement indépendante des autres
roues.
[0009] Un tel bogie permet d'avoir un véhicule ferroviaire comprenant un plancher abaissé
intégral, tout en maintenant un encombrement sur la voie acceptable, notamment en
ce qui concerne l'encombrement latéral puisque toutes les masses ne sont pas placées
à l'extérieur de l'espace défini entre les roues.
[0010] Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le bogie présente l'une
ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) indépendamment ou selon toute
combinaison techniquement réalisable :
- chaque moteur est décalé par rapport à la roue associée, selon une direction longitudinale
orthogonale à la direction transversale ;
- chaque roue est montée sur un moyeu respectif contenu dans une boite d'essieu, le
réducteur associé à la roue étant également contenu dans la boite d'essieu ;
- les boites d'essieu sont fixées entre elles deux à deux par des traverses d'extrémité
s'étendant sensiblement selon la direction transversale ;
- les boites d'essieu sont fixées au châssis par des dispositifs de suspension primaire,
chaque dispositif de suspension primaire étant agencé pour permettre un débattement
des boites d'essieu par rapport au châssis uniquement selon une direction d'élévation
sensiblement perpendiculaire à la direction transversale ;
- chaque moteur comprend un arbre mobile en rotation par rapport au châssis selon un
axe de rotation respectif parallèle à la direction transversale, ledit arbre reliant
une sortie du moteur à une entrée d'un réducteur correspondant ;
- le bogie est un bogie pivotant comprenant une traverse de charge comprenant une couronne
à billes articulée de façon mobile en rotation autour d'un axe de rotation s'étendant
selon une direction d'élévation sensiblement perpendiculaire à la direction transversale,
la couronne à billes étant destinée à supporter une caisse de véhicule ferroviaire
;
- la traverse de charge comprend une partie centrale s'étendant dans l'espace selon
la direction transversale et deux parties latérales prolongeant la partie centrale
à l'extérieur de l'espace selon la direction transversale, la partie centrale présentant
une épaisseur, mesurée selon une direction d'élévation sensiblement perpendiculaire
à la direction transversale, supérieure à une épaisseur des parties latérales mesurée
selon la direction d'élévation ; et
- le bogie comprend quatre dispositifs de freinage associé aux roues, chaque dispositif
de freinage comprenant un étrier de frein agencé pour freiner la rotation de la roue
respective, l'étrier de frein étant entièrement disposé en dessous du moteur entraînant
la roue selon une direction d'élévation sensiblement perpendiculaire à la direction
transversale.
[0011] L'invention concerne également un véhicule ferroviaire comprenant au moins un bogie
tel que décrit plus haut, et au moins une caisse de véhicule portée par le bogie,
la caisse comprenant au moins douze sièges disposés au droit du bogie sur un même
étage, la caisse comprenant également un plancher abaissé, s'étendant sensiblement
au même niveau sur tout l'étage.
[0012] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée à
titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un bogie selon un premier mode de réalisation
de l'invention ;
- la figure 2 est une vue en coupe transversale selon l'axe II-II du bogie de la figure
1 ; et
- la figure 3 est une vue en perspective d'un bogie selon un autre mode de réalisation
de l'invention.
[0013] Les figures 1 et 2 représentent un bogie 10 de véhicule ferroviaire selon un premier
mode de réalisation de l'invention, destiné à équiper un véhicule ferroviaire.
[0014] Dans ce qui suit, on définit une direction longitudinale X-X' selon la direction
de circulation ordinaire du véhicule ferroviaire, une direction transversale Y-Y'
orthogonale à la direction longitudinale X-X', s'étendant dans un plan horizontal
dans un fonctionnement ordinaire du véhicule ferroviaire, et une direction d'élévation
Z-Z' sensiblement orthogonale à la direction transversale Y-Y' et à la direction longitudinale
X-X'.
[0015] Le bogie 10 est adapté pour être installé sur un véhicule ferroviaire à plancher
abaissé intégral. Par cela, on entend que le véhicule ferroviaire comprend au moins
une voiture, chaque voiture comprenant une caisse définissant un plancher, et que
chaque plancher s'étend sensiblement au même niveau selon la direction d'élévation
Z-Z', y compris au droit du bogie 10. Ainsi, le véhicule ferroviaire comprend un grand
nombre de sièges situés au droit du bogie, notamment au moins douze sièges sur un
même étage au droit du bogie, grâce au plancher abaissé intégral. Le plancher s'étend
par exemple à une hauteur sensiblement comprise entre 350 et 380 mm du sol, la hauteur
étant mesurée selon la direction d'élévation.
[0016] Selon ce premier mode de réalisation, le bogie 10 est un bogie fixe, c'est-à-dire
un bogie destiné à supporter la caisse du véhicule ferroviaire sans permettre de mouvement
de rotation relatif significatif (c'est-à-dire d'amplitude supérieure à 2°) de la
caisse par rapport au bogie 10 autour d'un axe de rotation sensiblement parallèle
à la direction d'élévation Z-Z'.
[0017] Le bogie 10 comprend un châssis 12 de bogie, ainsi que quatre roues 14, quatre moteurs
16 et quatre réducteurs 18.
[0018] Chaque moteur 16 est associé à une unique des roues 14 et à un unique des réducteurs
18, de sorte que chaque moteur 16 entraîne en rotation uniquement la roue 14 qui lui
est associée par l'intermédiaire du réducteur 18 correspondant. Chaque roue 14 est
ainsi mécaniquement indépendante des autres roues 14.
[0019] Le bogie 10 comprend de plus deux parties d'extrémité 24 situées des deux côtés du
châssis 12 selon la direction longitudinale X-X', et deux sellettes 26 situées des
deux côtés du châssis 12 selon la direction transversale Y-Y'.
[0020] Selon un mode de réalisation, le châssis 12, également appelé cadre, comprend deux
traverses 30 et deux longerons 32 assemblés à leurs extrémités respectives par des
pièces d'angle 33 pour former un rectangle s'étendant dans un plan sensiblement orthogonal
à la direction d'élévation Z-Z'.
[0021] Les traverses 30 et les longerons 32 sont par exemple des poutres métalliques de
forme allongée, s'étendant respectivement sensiblement selon la direction transversale
Y-Y' et selon la direction longitudinale X-X'.
[0022] Les traverses 30 et les longerons 32 présentent une section en forme de I dans un
plan orthogonal à leur direction d'allongement. Par cela, on entend que leur section
dans ce plan présente une forme comportant un tronçon principal s'étendant selon la
direction d'élévation Z-Z' et deux tronçons transverses reliés aux extrémités du tronçon
principal en leur milieux respectifs, les tronçons transverses étant orthogonaux au
tronçon principal.
[0023] Une telle forme de la section des traverses 30 et des longerons 32 leur confère une
plus faible résistance en torsion, ce qui augmente la flexibilité du châssis 12.
[0024] En variante, les traverses 30 et les longerons 32 présentent une section en forme
de L, en forme de T, en forme de Z, ou une autre forme leur conférant une résistance
en torsion adaptée.
[0025] Les parties d'extrémité 24 sont reliées au châssis 12 au moyen de deux systèmes de
suspension primaire 31 respectifs et de deux articulations 35 respectives. Les articulations
sont notamment des liaisons pivot, de sorte que la partie d'extrémité 24 est mobile
par rapport au châssis 12 selon la direction d'élévation Z-Z'.
[0026] Le système de suspension primaire 31 est ainsi adapté pour permettre un débattement
des boites d'essieu 34 par rapport au châssis 12 uniquement selon une direction d'élévation,
ce qui permet de conserver un encombrement réduit du système de suspension primaire
31. Le débattement du système de suspension primaire restreint à un mouvement selon
la direction d'élévation Z-Z' est complété par la flexibilité du châssis 12, conférée
par la forme des traverses 30 et des longerons 32.
[0027] Chaque partie d'extrémité 24 comprend deux boites d'essieu 34 fixées entre elles
par une traverse d'extrémité 36. Chaque partie d'extrémité 24 porte deux des roues
14, montées sur des moyeux 38 de roue respectifs contenus dans les boites d'essieux
34, comme représenté sur la figure 2.
[0028] Les boites d'essieu 34 sont des carters métalliques présentant une forme sensiblement
parallélépipédique, et comprenant une face latérale biseautée du côté intérieur selon
la direction transversale Y-Y'.
[0029] Chaque boite d'essieu 34 contient un des moyeux 38 ainsi que le réducteur 18, qui
entraine mécaniquement le moyeu 38 sous l'action du moteur 16 associé.
[0030] Les traverses d'extrémité 36 sont des poutres métalliques de forme allongée, s'étendant
sensiblement parallèlement à la direction transverse Y-Y', et présentant avantageusement
une section en I comme défini plus haut.
[0031] Chaque moyeu 38 est monté rotatif dans la boite d'essieu 34 respective, autour d'un
axe de rotation sensiblement parallèle selon la direction transversale Y-Y', et porte
une unique roue 14. Chaque roue 14 est ainsi mobile en rotation par rapport au châssis
12, autour de l'axe de rotation respectif s'étendant selon la direction transversale
Y-Y'.
[0032] Les traverses d'extrémité 36 s'étendent en-dessous des axes de rotation des moyeux
38 selon la direction d'élévation Z-Z'. L'utilisation de moyeux 38 indépendants pour
les quatre roues 14 permet de libérer l'espace situé au-dessus des traverses d'extrémité
36 et augmente le volume libre au droit du bogie 10.
[0033] Comme représenté sur la figure 1, chaque sellette 26 est reliée au châssis 12 par
un bras articulé respectif 39A. La sellette 26 comprend de plus un système de suspension
secondaire respectif adapté pour relier la sellette 26 à une caisse de véhicule ferroviaire
portée par le bogie 10.
[0034] Chaque système de suspension secondaire comprend un amortisseur 39B et deux groupes
de ressorts 39C, reliant chacun la caisse à la sellette 26.
[0035] Chaque moteur 16, porté par un coin du châssis 12, est un moteur électrique et comprend,
de façon connue, un arbre portant un rotor monté mobile en rotation dans un stator
porté par une carcasse de stator la rotation de l'arbre ayant lieu sur au moins un
pallier de rotation.
[0036] L'arbre est ainsi mobile en rotation par rapport au châssis 12 autour d'un axe de
rotation s'étendant selon la direction transversale Y-Y'.
[0037] L'arbre relie une sortie du moteur 16 à une entrée du réducteur 18, via un accouplement
49, et transmet le couple généré par le moteur 16 au réducteur 18 et finalement à
la roue 14.
[0038] Les roues 14 définissent entre elles un espace E, représenté sur les figures 1 et
2, l'espace E s'étendant entre les plans des roues 14 selon la direction transversale
Y-Y'.
[0039] Les moteurs 16 sont disposés extérieurement par rapport aux roues 14 selon la direction
transversale Y-Y'. C'est-à-dire que chaque moteur 16 est situé dans un demi espace
s'étendant du côté opposé au châssis 12 par rapport au plan de la roue 14 associée
au moteur 16. Les moteurs 16 sont ainsi disposés à l'extérieur de l'espace défini
par les roues 14 selon la direction transversale Y-Y'.
[0040] Les réducteurs 18 sont positionnés intérieurement par rapport aux roues 14 selon
la direction transversale Y-Y'. C'est-à-dire que chaque réducteur 18 est situé dans
un demi espace s'étendant du même côté que le châssis 12 par rapport au plan de la
roue 14 associée au réducteur 18. Les réducteurs 18 sont ainsi disposés à l'intérieur
de l'espace défini par les roues 14 selon la direction transversale Y-Y'.
[0041] Chaque réducteur 18 est agencé pour transmettre la rotation d'un des moteurs 16 à
un des moyeux 38 portant une des roues 14. Le réducteur 18 comprend par exemple un
premier engrenage coopérant d'un côté avec un deuxième engrenage relié à l'accouplement
49, et de l'autre côté avec un troisième engrenage relié au moyeu 38.
[0042] Le réducteur 18 permet, en plus d'ajuster le rapport de transmission entre le moteur
16 et la roue 14, de transmettre le couple du moteur 16 à la roue 14 sans aligner
les axes du moyeu 38 et de l'arbre du moteur 16 selon la direction transversale Y-Y'.
Ainsi, le moteur 16 et la roue 14 sont décalés selon la direction longitudinale X-X',
ce qui réduit l'encombrement latéral du bogie 10.
[0043] Le bogie 10 comprend avantageusement quatre dispositifs de freinage 60, chaque dispositif
de freinage 60 étant adapté pour bloquer la rotation d'une des roues 14 respective.
[0044] Comme représenté sur la figure 1, chaque dispositif de freinage 60 comprend un étrier
de frein 62 et deux plaquettes de frein 64 portées par deux membres de l'étrier de
frein 62. Le dispositif de freinage 60 est propre à serrer les plaquettes de frein
64 contre des côtés opposés d'un disque de frein 66, solidaire de la roue 14, par
l'intermédiaire de l'étrier de frein 62, pour bloquer la rotation de la roue 14.
[0045] Chaque dispositif de freinage 60 est disposé entièrement en dessous du moteur 16
associé à la roue 14 respective au dispositif de freinage 60. C'est-à-dire que l'étrier
de freinage 62 et les plaquette de frein 64 se trouvent dans le demi espace situé
sous le moteur 16 selon la direction d'élévation Z-Z'.
[0046] Un deuxième mode de réalisation est représenté sur la figure 3. Le bogie 10 selon
le deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation par les points
décrits ci-dessous.
[0047] Selon ce deuxième mode de réalisation, le bogie 10 est un bogie pivotant. On entend
par là que le bogie 10 est adapté pour permettre un mouvement relatif de rotation
entre le châssis 12 et la caisse de véhicule ferroviaire, autour d'un axe de rotation
vertical sensiblement parallèle à la direction d'élévation Z-Z', une amplitude maximale
de ce mouvement relatif de rotation étant par exemple supérieure à 12°. La présence
de faces latérales biseautées sur les boites d'essieu 34 permet d'améliorer l'amplitude
de la rotation de la caisse.
[0048] Le bogie 10 comprend une traverse de charge 80 reliée au châssis 12 par le système
de suspension secondaire, et portant une couronne à billes 82 adaptée pour être fixée
à la caisse de véhicule ferroviaire de façon mobile en rotation autour d'un axe de
rotation s'étendant selon la direction d'élévation Z-Z'
[0049] La traverse de charge 80 s'étend au-dessus du châssis 12, selon la direction transversale
Y-Y'.
[0050] La traverse de charge 80 comporte une partie centrale 84 qui porte la couronne à
billes 82, deux parties latérales 88 prolongeant la partie centrale 84 extérieurement
selon la direction transversale Y-Y', et deux extrémités 90 s'étendant extérieurement
par rapport aux parties intermédiaires 88 respectives selon la direction transversale
Y-Y'.
[0051] La partie centrale 84 s'étend intérieurement par rapport aux roues 14 et aux longerons
32, selon la direction transversale Y-Y', c'est-à-dire dans l'espace défini par les
roues 14.
[0052] Les parties d'extrémité 90 s'étendent à l'extérieur de l'espace défini par les roues
14.
[0053] La traverse de charge 80 est en appui sur les ressorts 39C du système de suspension
secondaire au niveau des extrémités 90. La partie centrale 84 s'étend plus bas que
les extrémités 90 selon la direction d'élévation Z-Z', de sorte qu'une hauteur de
la couronne à billes 82 est partiellement compensée par l'abaissement de la partie
centrale 84. Ceci permet de réduire l'encombrement associé à la couronne à billes
82.
[0054] Comme visible sur la figure 3, la traverse de charge 80 présente une épaisseur
e1 mesurée selon la direction d'élévation Z-Z' au niveau de la partie centrale 84, plus
importante qu'une épaisseur
e2 au niveau des parties latérales 88. Ceci permet de réduire l'encombrement associé
à la traverse de charge 80 au niveau des parties latérales 88 et des extrémités 90,
c'est-à-dire au-dessus du châssis 12, là où l'encombrement est crucial, et au-dessus
des ressorts 39C, tout en conservant une épaisseur suffisante dans la partie centrale,
au niveau de la couronne à billes 82 portant la caisse.
[0055] Le bogie 10 permet d'avoir un véhicule ferroviaire comprenant un plancher abaissé
intégral, tout en maintenant un encombrement sur la voie suffisamment faible, notamment
en ce qui concerne l'encombrement latéral ou transversal. En effet, les moteurs 16
et les boites d'essieu 34 sont arrangés extérieurement, de façon à laisser un volume
libre maximal au droit du bogie pour permettre le plancher abaissé intégral. Cependant,
la disposition des moteurs 16, des roues 14 et des boites d'essieu 34, décalés selon
la direction longitudinale X-X', permet de minimiser l'encombrement latéral sous la
caisse par rapport à un système à transmission directe, par exemple.
[0056] Le volume libre important au droit du bogie 10 permet de plus d'utiliser une même
structure du bogie 10 pour des applications pivotantes et non-pivotantes, le volume
libre permettant une amplitude de rotation suffisante de la caisse au-dessus du bogie
10 entre les boites d'essieu 34.
1. Bogie (10) pour véhicule ferroviaire à plancher abaissé comprenant :
- un châssis (12) de bogie ; et
- quatre roues (14) montées sur le châssis (12), chaque roue (14) étant mobile en
rotation par rapport au châssis (12) autour d'un axe de rotation respectif s'étendant
selon une même direction transversale (Y-Y'), lesdites roues (14) définissant entre
elles un espace (E), l'espace (E) s'étendant entre des plans d'étendue des roues (14)
selon la direction transversale (Y-Y'),
caractérisé en ce que le bogie (10) comprend également :
- quatre moteurs (16) assemblés sur le châssis (12), positionnés à l'extérieur de
l'espace (E) selon la direction transversale (Y-Y') ; et
- quatre réducteurs (18), positionnés à l'intérieur de l'espace (E) selon la direction
transversale (Y-Y'),
chaque moteur (16) étant agencé pour entrainer une des roues (14) par l'intermédiaire
d'un des réducteurs (18) associé à la roue (14), chaque roue (14) étant mécaniquement
indépendante des autres roues (14).
2. Bogie (10) selon la revendication 1, dans lequel chaque moteur (16) est décalé par
rapport à la roue (14) associée, selon une direction longitudinale (X-X') orthogonale
à la direction transversale (Y-Y').
3. Bogie (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel chaque roue
(14) est montée sur un moyeu (38) respectif contenu dans une boite d'essieu (34),
le réducteur (18) associé à la roue (14) étant également contenu dans la boite d'essieu
(34).
4. Bogie (10) selon la revendication 3, dans lequel les boites d'essieu (34) sont fixées
entre elles deux à deux par des traverses d'extrémité (36) s'étendant sensiblement
selon la direction transversale (Y-Y').
5. Bogie (10) selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, dans lequel les boites
d'essieu (34) sont fixées au châssis (12) par des dispositifs de suspension primaire
(31), chaque dispositif de suspension primaire (31) étant agencé pour permettre un
débattement des boites d'essieu (34) par rapport au châssis (12) uniquement selon
une direction d'élévation (Z-Z') sensiblement perpendiculaire à la direction transversale
(Y-Y').
6. Bogie (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chaque moteur
(16) comprend un arbre mobile en rotation par rapport au châssis (12) selon un axe
de rotation respectif parallèle à la direction transversale (Y-Y'), ledit arbre reliant
une sortie du moteur (16) à une entrée d'un réducteur (18) correspondant.
7. Bogie (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le bogie (10)
est un bogie pivotant comprenant une traverse de charge (80) comprenant une couronne
à billes (82) articulée de façon mobile en rotation autour d'un axe de rotation s'étendant
selon une direction d'élévation (Z-Z') sensiblement perpendiculaire à la direction
transversale (Y-Y'), la couronne à billes (82) étant destinée à supporter une caisse
de véhicule ferroviaire.
8. Bogie (10) selon la revendication 7, dans lequel la traverse de charge (80) comprend
une partie centrale (84) s'étendant dans l'espace (E) selon la direction transversale
(Y-Y') et deux parties latérales (86) prolongeant la partie centrale (84) à l'extérieur
de l'espace (E) selon la direction transversale (Y-Y'), la partie centrale (84) présentant
une épaisseur (e1), mesurée selon une direction d'élévation (Z-Z') sensiblement perpendiculaire à la
direction transversale (Y-Y'), supérieure à une épaisseur (e2) des parties latérales (86) mesurée selon la direction d'élévation (Z-Z').
9. Bogie (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant quatre dispositifs
de freinage (60) associé aux roues (14), chaque dispositif de freinage (60) comprenant
un étrier de frein (62) agencé pour freiner la rotation de la roue (14) respective,
l'étrier de frein (62) étant entièrement disposé en dessous du moteur (16) entraînant
la roue (14) selon une direction d'élévation (Z-Z') sensiblement perpendiculaire à
la direction transversale (Y-Y').
10. Véhicule ferroviaire comprenant au moins un bogie (10) selon l'une quelconque des
revendications 1 à 9, et au moins une caisse de véhicule portée par le bogie, la caisse
comprenant au moins douze sièges disposés au droit du bogie (10) sur un même étage,
la caisse comprenant également un plancher abaissé, s'étendant sensiblement au même
niveau sur tout l'étage.