[0001] La présente invention concerne un bogie de véhicule ferroviaire à suspensions perfectionnées,
notamment pour un tramway à plancher bas.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] A cet effet, l'invention a notamment pour objet un bogie de véhicule ferroviaire,
notamment de tramway à plancher bas, comprenant :
- 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,
caractérisé en ce que 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 notamment :
- 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] L'invention concerne également un véhicule ferroviaire, notamment de tramway à plancher
bas, comportant un bogie tel que défini précédemment.
[0013] 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
:
- 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] On a représenté sur la figure 1 un bogie 10 de véhicule ferroviaire, par exemple
pour un tramway à plancher bas (non représenté).
[0019] 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.
[0020] 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.
[0021] 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.
[0022] 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.
[0023] 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.
[0024] 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.
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] On notera qu'un châssis articulé similaire à celui de l'invention est par exemple
décrit dans
EP 0 834 435.
[0029] 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.
[0030] 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 38B libre. Chaque bras 38 est articulé autour d'une liaison
pivot 40 avec le châssis 24, notamment avec l'un des longerons latéraux 28.
[0031] 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.
[0032] 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.
[0033] 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.
[0034] 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.
[0035] 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.
[0036] 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.
[0037] Ainsi, le bogie 10 comporte une traverse de charge 50 de type classique, destinée
à porter une caisse du véhicule ferroviaire.
[0038] 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 52A
ménagé sur le longeron 28, et un second siège 52B ménagé sur la traverse de charge
50.
[0039] 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.
[0040] 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.
[0041] En particulier, l'invention pourrait être appliquée à un bogie porteur, ne comportant
pas de moteur.
[0042] Par ailleurs, le châssis articulé du bogie pourrait présenter une autre structure
articulée que celle qui a été précédemment décrite.
[0043] Enfin, le bogie selon l'invention pourrait équiper tout autre véhicule ferroviaire
qu'un tramway, par exemple un métro ou un train grandes lignes.
1. Bogie (10) de véhicule ferroviaire, notamment de tramway à plancher bas, comprenant
:
- deux paires (12) de roues (14), les roues (14) de chaque paire (12) étant reliées
l'une à l'autre par une structure d'essieu (16), cette structure d'essieu (16) comportant,
pour chaque roue (14) de la paire (12) correspondante, une boîte d'essieu (18), et
- un châssis articulé (24), chaque structure d'essieu (16) étant portée par le
châssis (24) par l'intermédiaire de moyens de suspension primaires (26), caractérisé en ce que les moyens de suspension primaires (26) comportent :
- pour chaque roue (14), un bras (38) s'étendant sensiblement longitudinalement entre
une première extrémité (38A) solidaire de la boîte d'essieu (18) associée à cette
roue (14), et une seconde extrémité libre (38B), le bras (38) étant articulé entre
ses première (38A) et seconde (38B) extrémités autour d'une liaison pivot (40) avec
le châssis (24), et
- pour chaque bras (38), un ressort hélicoïdal primaire (42) s'étendant entre un premier
siège (42A), ménagé sur la seconde extrémité (38B) de ce bras (38), et un second siège
(42B), porté par le châssis (24),
et dans lequel le châssis (24) comporte notamment :
- deux longerons latéraux (28), portant chacun au moins le second siège (42B) de l'un
des ressort hélicoïdaux primaires (42),
- une traverse avant de châssis (30), s'étendant transversalement entre les longerons
latéraux (28), et
- une traverse arrière de châssis (32), s'étendant transversalement entre les
longerons latéraux (28),
et dans lequel :
- la traverse avant de châssis (30) est solidaire d'un premier longeron parmi les
longerons latéraux (28), et la traverse arrière (32) est articulée autour d'une liaison
pivot (34) avec ce premier longeron, d'axe parallèle à une direction générale dans
laquelle s'étend ce premier longeron, et
- la traverse arrière de châssis (32) est solidaire d'un second longeron parmi les
longerons latéraux (28), et la traverse avant (30) est articulée autour d'une liaison
pivot (36) avec ce second longeron, d'axe parallèle à une direction générale dans
laquelle s'étend ce second longeron.
2. Bogie (10) selon la revendication 1, dans lequel chaque ressort hélicoïdal primaire
(42) s'étend selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction générale
dans laquelle s'étend le longeron (28) portant le second siège (42B) pour ce ressort
hélicoïdal primaire (42).
3. Bogie (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel au moins l'un parmi les longerons
latéraux (28) porte un moteur (44), ce moteur étant relié à au moins l'une des roues
(14) par l'intermédiaire d'un réducteur (46).
4. Bogie (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant :
- une traverse de charge (50), destinée à porter une caisse de véhicule ferroviaire,
- des moyens de suspension secondaires (48), comportant, pour chacun des longerons
latéraux (28), au moins un ressort hélicoïdal secondaire (52) s'étendant entre un
premier siège (52A), ménagé sur ce longeron (28), et un second siège (52B), ménagé
sur la traverse de charge (50).
5. Bogie (10) selon la revendication 4, dans lequel chaque ressort hélicoïdal secondaire
(52) s'étend selon 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).
6. Bogie (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque
structure d'essieu (16) comporte une traverse d'essieu (20), s'étendant entre les
boîtes d'essieu (18) de cette structure d'essieu (16), et portant un arbre d'essieu
(22) solidaire des roues (14) entre lesquelles s'étend cette structure d'essieu (16).
7. Voiture de véhicule ferroviaire, notamment de tramway à plancher bas, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un bogie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.