[0001] La présente invention concerne un bogie motorisé pour un véhicule ferroviaire à plancher
surbaissé.
[0002] Un bogie motorisé est notamment destiné à équiper un véhicule ferroviaire dont la
caisse est aménagée en deux étages de transport de passagers. Habituellement, les
deux étages s'étendent le long d'une partie centrale A de la caisse qui est située
entre deux bogies (comme cela est représenté sur la figure 6).
[0003] Des portes d'accès au véhicule, permettant aux passagers un accès facile au véhicule
depuis le quai ou au quai depuis le véhicule, sont également situées entre les deux
bogies. En effet, du fait de la hauteur d'un bogie classique, il n'est pas possible
d'agencer une porte d'accès au droit d'un tel bogie, car la hauteur de cette porte
serait alors incompatible avec la hauteur du quai. Classiquement, les portes sont
donc agencées adjacentes aux bogies du véhicule ferroviaire.
[0004] Un tel agencement des portes ne donne pas entière satisfaction. En effet, la partie
centrale de la caisse, dans laquelle sont aménagés les deux étages, est ainsi limitée
par les bogies et les portes. Habituellement, un compartiment à un seul étage est
aménagé au droit des bogies, mais un tel compartiment ne peut accueillir qu'un faible
nombre de passagers.
[0005] L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient, en proposant un
bogie motorisé permettant d'augmenter le nombre de passagers qui peuvent être transportés
dans un véhicule ferroviaire.
[0006] A cet effet, l'invention a pour objet un bogie motorisé pour véhicule ferroviaire,
comprenant :
- un châssis, comportant :
- deux longerons s'étendant parallèlement l'un par rapport à l'autre, et parallèlement
à une direction longitudinale,
- deux traverses, portées par les longerons, s'étendant parallèlement l'un par rapport
à l'autre, et parallèlement à une direction transversale perpendiculaire à la direction
longitudinale,
- deux supports, chaque support étant porté par les deux traverses,
- deux structures d'essieux, comprenant chacune deux boîtes d'essieu reliée chacune
à l'un respectif des longerons, et un arbre d'essieu transversal, s'étendant dans
la direction transversale entre deux extrémités portant chacune une roue respective,
les roues définissant entre elles un espace intérieur, délimité dans la direction
transversale entre les roues d'un même arbre d'essieu, et délimité dans la direction
longitudinale entre les deux arbres d'essieux,
- au moins un moteur porté par l'une des traverses du châssis, agencé dans l'espace
intérieur délimité par les roues, et comportant un arbre d'accouplement,
- au moins un réducteur assurant la liaison mécanique entre l'arbre d'accouplement du
moteur et l'un des arbres d'essieux transversaux,
caractérisé en ce que :
- le bogie comporte des moyens de suspension primaires, comportant des premiers éléments
de suspension agencés entre les traverses et les longerons du châssis,
- le réducteur est agencé à l'extérieur dudit espace intérieur, l'arbre d'accouplement
du moteur s'étendant depuis le moteur au-delà de l'un des longerons correspondant
jusqu'au réducteur.
[0007] Dans un bogie de l'état de la technique, les moyens de suspension primaires sont
agencés à l'extérieur de l'espace intérieur, et le réducteur est agencé dans cet espace
intérieur. Un tel réducteur est particulièrement encombrant, notamment en hauteur,
si bien que c'est la hauteur de ce réducteur qui impose la limite basse de la distance
entre un plan d'appui des roues et une caisse de véhicule ferroviaire portée par le
bogie.
[0008] Conformément à l'invention, la structure des moyens de suspension primaires, dont
les premiers éléments de suspension sont agencés dans l'espace intérieur, permet de
libérer de l'espace à l'extérieur de cet espace intérieur.
[0009] Il est alors possible d'agencer le réducteur à l'extérieur de l'espace intérieur,
si bien que ce réducteur n'est plus agencé au droit de la caisse de véhicule ferroviaire.
Ainsi, dans l'invention, le réducteur n'influe pas la distance minimale entre le plan
d'appui des roues et la caisse de véhicule ferroviaire.
[0010] Dans un bogie selon l'invention, cette distance minimale est imposée par le sommet
des boîtes d'essieu, qui présentent une hauteur inférieure à celle du réducteur. Ainsi,
dans l'invention, la distance minimale entre le plan d'appui des roues et la caisse
de véhicule ferroviaire est inférieure à celle imposée par la structure d'un bogie
de l'état de la technique.
[0011] La caisse étant abaissée, il est possible d'agencer une porte de cette caisse au
droit du bogie, cette porte pouvant être agencée à niveau de quai. Cela permet d'augmenter
la longueur de la partie centrale de la caisse où sont aménagés les deux étages. La
longueur des deux étages étant augmentée, on augmente ainsi la capacité d'accueil
de passagers dans la caisse.
[0012] Le bogie motorisé selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques
suivantes, prises isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- chaque structure d'essieu est reliée avec l'un respectif des longerons par une articulation
d'axe parallèle à la direction transversale, et
- les moyens de suspension primaires comportent, pour chaque structure d'essieu, au
moins un deuxième élément de suspension agencé entre la structure d'essieu et le longeron
;
- des moyens de suspension secondaires, portés par chaque support du châssis, et comportant
des moyens d'appui à une caisse de véhicule ferroviaire, les moyens de suspension
secondaires étant agencés transversalement au moins partiellement à l'extérieur de
l'espace intérieur ;
- chaque premier élément de suspension présente une forme d'anneau et il est réalisé
en un matériau élastique, ce premier élément de suspension étant intercalé radialement
entre l'une des traverses du châssis et les bords d'un orifice ménagé dans l'un des
longerons ;
- chaque premier élément de suspension est en caoutchouc ;
- chaque premier élément de suspension présente une forme annulaire définie entre un
diamètre intérieur et un diamètre extérieur, la différence entre ce diamètre intérieur
et ce diamètre extérieur étant sensiblement égale à 100 mm ;
- chaque deuxième élément de suspension est formé par une bielle.
[0013] L'invention concerne également un véhicule ferroviaire comprenant une caisse, caractérisé
en ce qu'il comporte un bogie tel que défini précédemment.
[0014] Avantageusement, le véhicule ferroviaire comporte une ou plusieurs des caractéristiques
suivantes, prises isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
- la caisse comporte au moins une porte d'accès agencée au droit du bogie ;
- la distance, dans une direction verticale perpendiculaire aux directions longitudinale
et transversale, entre la porte d'accès et un plan d'appui des roues est inférieure
ou égale à 850 mm.
[0015] 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
:
- la figure 1 est une vue en perspective d'une ossature d'un bogie de véhicule ferroviaire
selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; et
- la figure 2 est une vue en perspective d'un bogie de véhicule ferroviaire, comportant
l'ossature de la figure 1 ; et
- la figure 3 est une vue du dessus du bogie de la figure 2 ; et
- la figure 4 est une vue latérale d'un bogie de l'état de la technique ; et
- la figure 5 est une vue latérale du bogie de la figure 2 ; et
- la figure 6 est une vue latérale schématique d'un véhicule ferroviaire de l'état de
la technique ; et
- la figure 7 est une vue latérale schématique d'un véhicule ferroviaire dont la caisse
est équipée de bogies similaires à celui de la figure 2.
[0016] Dans la présente description, les termes « vertical » et « horizontal » sont définis
selon leurs sens usuels, par rapport à un bogie monté dans un véhicule ferroviaire.
Ainsi, un plan horizontal est sensiblement parallèle à un plan dans lequel s'étendent
des essieux de bogie et un plan vertical est sensiblement parallèle à un plan dans
lequel s'étendent des roues de bogie.
[0017] Le terme « longitudinal » est défini selon son sens usuel, comme s'appliquant à la
direction dans laquelle s'étend un véhicule ferroviaire dans un plan horizontal, et
le terme « transversal » est défini selon son sens usuel, comme s'appliquant à une
direction sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale dans un plan horizontal.
[0018] On a représenté sur les figures un repère, dans lequel une direction longitudinale
est désignée par la référence X, une direction transversale est désignée par la référence
Y, et une direction verticale, perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale
Y, est désignée par la référence Z.
[0019] Par ailleurs, les termes « avant » et « arrière » sont définis selon leurs sens usuels
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. Il est à noter qu'un véhicule ferroviaire peut habituellement
circuler dans deux sens opposés, les termes « avant » et « arrière » étant alors inversés
de manière équivalente lorsque le sens de circulation est inversé.
[0020] On a représenté, sur la figure 2, un bogie 10 de véhicule ferroviaire, par exemple
pour un train de transport express régional (TER) à plancher bas. On a par ailleurs
représenté sur la figure 1 une ossature de ce bogie 10.
[0021] 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 12 sont portées et reliées
l'une à l'autre par une structure d'essieu 30 respective à cette paire 12.
[0022] Chaque structure d'essieu 30 comporte deux boîtes d'essieu 32, à savoir une pour
chaque roue 14, ainsi qu'un arbre d'essieu 34 s'étendant dans la direction transversale
Y entre deux extrémités, dont chacune porte une roue 14 respective.
[0023] Dans la présente description, on définit un espace intérieur I, délimité dans la
direction transversale entre les roues 14, et dans la direction longitudinale, entre
les arbres d'essieu 34.
[0024] Les structures d'essieu 30 portent un châssis 15 par l'intermédiaire d'articulations
36 et de moyens de suspension primaires 40, qui seront décrits ultérieurement.
[0025] Le châssis 15 comporte deux longerons latéraux 16, de type balanciers, s'étendant
chacun parallèlement à la direction longitudinale X, deux traverses 17, s'étendant
chacune parallèlement à la direction transversale Y, donc transversalement aux longerons
latéraux 16, et deux supports 18, de type console, destinées à recevoir la caisse
60 du véhicule ferroviaire.
[0026] Chaque longeron 16 est relié, à l'une de ses extrémités, à une boîte d'essieu 32
respective, au moyen d'une articulation 36 respective.
[0027] Chaque articulation 36 comporte par exemple une tige d'axe parallèle à la direction
transversale Y, portée à l'extrémité du longeron 16 correspondant, coopérant avec
un élément de pivot complémentaire porté par la boîte d'essieu 32. Cet élément de
pivot est porté en-dessous d'un sommet de la boîte d'essieu 32, dans la direction
verticale Z, de sorte que le longeron 16 s'étende en dessous de ce sommet de la boîte
d'essieu 32.
[0028] Plus particulièrement, ce sommet de la boîte d'essieu 32 impose une limite minimale
à une hauteur à laquelle peut être agencée une caisse 60 du véhicule ferroviaire,
portée par le bogie 10. En d'autres termes, la valeur minimale d'une distance D, représentée
sur la figure 5, entre un plan d'appui des roues 14 et des moyens d'appui 52 à la
caisse 60 de véhicule ferroviaire est imposée par la hauteur de ce sommet de boîte
d'essieu 32.
[0029] On notera que, dans l'état de la technique, comme représenté sur la figure 4, la
valeur minimale d'une distance D' entre un plan d'appui des roues 14' et des moyens
d'appui 52' à une caisse 60' de véhicule ferroviaire est imposée par la hauteur d'un
sommet d'un réducteur. Ainsi, cette distance D' dans un bogie 10' de l'état de la
technique est supérieure à la distance D du bogie de l'invention.
[0030] Les moyens de suspension primaires 40 comportent des premiers éléments de suspension
42, agencés entre les traverses 17 et les longerons 16, assurant la liaison entre
ces traverses 17 et ces longerons 16.
[0031] Plus particulièrement, des premières ouvertures transversales 19 sont ménagées dans
les longerons 16 pour recevoir les traverses 17. Avantageusement, les premières ouvertures
transversales 19 présentent une section transversale de forme générale identique à
celle de la section transversale des traverses 17, par exemple une section circulaire.
Chaque traverse 17 passe à travers de l'une respective des premières ouvertures transversales
19 de chaque longeron si bien que chaque traverse 17 s'étend latéralement au-delà
des longerons 16. Les deux traverses 17 portent ensemble, à chacune de leurs extrémités,
l'un respectif des supports 18 destiné à recevoir la caisse 60 du véhicule ferroviaire.
[0032] Dans l'exemple décrit, chaque traverse 17 présente un diamètre inférieur à un diamètre
des ouvertures 19, de sorte qu'un espace annulaire libre est défini entre les traverses
17 et les longerons 16.
[0033] Comme indiqué précédemment, les premiers éléments de suspension 42 sont avantageusement
agencés dans les espaces annulaires libres entre les longerons 16 et les traverses
17
[0034] Comme cela est visible sur la figure 1, représentant un mode de réalisation préférentiel,
les premiers éléments de suspension 42 présentent chacun une forme générale annulaire,
et forme chacun une liaison élastique entre l'un des longerons 16 et l'une respective
des traverses 17.
[0035] L'élément de suspension annulaire 42 présente un diamètre extérieur défini dans un
plan X-Z comportant les directions longitudinale X et verticale Z et un diamètre intérieur
défini dans le plan X-Z.
[0036] Une différence entre ce diamètre extérieur et ce diamètre intérieur est préférentiellement
de 100 mm, ce qui correspond sensiblement à la différence entre le diamètre de la
traverse 17 et le diamètre de l'ouverture 19 correspondante. Par ailleurs, l'élément
de suspension 42 comporte une dimension dans la direction transversale Y comprise
entre 100 à 150 mm. Ces premiers éléments de suspension 42 sont réalisés dans un matériau
élastique, par exemple en caoutchouc.
[0037] On notera que les premiers éléments de suspension 42 sont moins excentrés que des
moyens de suspension primaires classiques. Plus particulièrement, en considérant un
centre du bogie C, représenté sur la figure 3, défini comme un point longitudinalement
à mi-distance entre les essieux 30, et transversalement à mi-distance entre les plans
des roues 14, la distance entre les premiers éléments de suspension 42 et le centre
C est plus faible que la distance entre des moyens de suspension primaires classiques
et un centre C de l'état de la technique. Ainsi, lorsque le bogie passe sur des défauts
de voies (également appelés « gauches »), le déplacement vertical des premiers éléments
de suspension 42 est inférieur au déplacement vertical de moyens de suspension primaires
classiques. Puisque le déplacement vertical subit par les premiers éléments de suspension
42 est réduit, les dimensions de ces premiers éléments de suspension 42 dans la direction
verticale Z sont réduites par rapport à celles de moyens de suspension primaires classiques.
[0038] Les moyens de suspension primaires 40 comportent par ailleurs des deuxièmes éléments
de suspension 44, agencés entre les longerons 16 et les boites d'essieu 32. Plus particulièrement,
comme cela est notamment visible sur la figure 1, chaque deuxième élément de suspension
44 est agencé entre une extrémité de l'un respectif des longerons 16 et l'une des
boîtes d'essieu 32, ce deuxième élément de suspension 44 étant destiné à amortir un
mouvement rotationnel relatif du longeron 16 et de la boîte d'essieu 32 correspondante
autour de l'articulation 36.
[0039] Chaque deuxième élément de suspension 44 comporte par exemple un bras s'étendant
sensiblement dans la direction longitudinale X depuis l'extrémité du longeron 16 correspondant,
jusqu'à la boîte d'essieu 32 correspondante, à laquelle il est raccordé par une liaison
pivot. Chaque deuxième élément de suspension 44 est par exemple agencé, relativement
à la direction verticale Z, en dessous de l'articulation 36 portée par la même extrémité
du longeron 16.
[0040] Chaque deuxième élément de suspension 44 est par exemple formé par une bielle.
[0041] La figure 3 montre deux moteurs 20 qui sont chacun portés respectivement par l'une
des traverses 17. Ces moteurs sont agencés dans l'espace intérieur I délimité par
les roues 14. Chaque moteur est du type « rapide », c'est-à-dire qu'il travaille à
une vitesse de rotation (nombre de tours par minute) élevée, et en conséquence présente
un encombrement réduit.
[0042] De manière classique, chaque moteur 20 est relié à au moins l'une des paires 12 de
roues 14 par l'intermédiaire d'un arbre d'accouplement 22 et d'un réducteur 24. L'arbre
d'accouplement 22 du moteur 20 traverse un longeron 16 par une ouverture 21.
[0043] Ainsi, l'arbre d'accouplement 22 s'étend depuis l'intérieur de l'espace intérieur
I vers l'extérieur de cet espace intérieur I. Par exemple, l'arbre d'accouplement
22 comporte des moyens d'accouplement à denture.
[0044] Avantageusement, le réducteur 24 est relié au support 18 du châssis 15 au moyen d'une
bielle de réaction 25, stabilisant ce réducteur 24 verticalement au niveau de l'arbre
d'accouplement du moteur 22.
[0045] Le bogie 10 comporte par ailleurs des moyens de suspension secondaires 50, portées
par le support 18 du châssis 15, au moins partiellement à l'extérieur de l'espace
intérieur I. Plus particulièrement, les moyens de suspension secondaires 50 sont agencés
à l'extérieur d'une zone intérieure délimitée dans la direction transversale Y entre
les longerons 16.
[0046] Avantageusement, le point le plus haut des moyens de suspension secondaires 50 est
situé en dessous du sommet des roues 14 dans la direction verticale Z, comme cela
est représenté sur la figure 5. La hauteur de ce point le plus haut des moyens de
suspension secondaires 50, prise depuis un plan d'appui des roues 14 est par exemple
sensiblement égale à 700 mm.
[0047] Les moyens de suspension secondaires 50 sont équipés de moyens d'appui 52 à la caisse
60 de véhicule ferroviaire, permettant de recevoir toutes les forces verticales exercées
par la caisse 60 sur le bogie 10.
[0048] Comme on peut le constater en comparant la figure 4, qui représente un bogie classique
10' de l'état de la technique, avec la figure 5, qui représente un bogie 10 selon
l'invention, la structure du bogie 10 selon l'invention autorise l'agencement des
moyens de suspension secondaires 50 à une hauteur inférieure à celle de l'état de
la technique.
[0049] De fait de cette hauteur réduite, il est possible d'agencer une porte d'accès 62
de la caisse au droit du bogie 10.
[0050] La caisse 60 du véhicule ferroviaire comporte ainsi au moins une porte d'accès 62
agencée au droit du bogie 10 (comme cela est représenté sur la figure 7). La hauteur
maximale d'un plancher au pied de la porte est de 850 mm, mesuré depuis le plan d'appui
des roues 14 (donc depuis les rails). Ainsi, la hauteur de la porte 62 est compatible
avec la hauteur d'un quai classique, ce qui garantit aux passagers de monter et de
descendre aisément du véhicule ferroviaire.
[0051] Comme on peut le constater en comparant la figure 6, représentant un véhicule ferroviaire
de l'état de la technique, et la figure 7, représentant un véhicule ferroviaire selon
l'invention, le déplacement longitudinal des portes 62 au droit des bogies 10 (figure
7) permet d'aménager une partie centrale B à deux étages sur une plus grande longueur
que la partie centrale A du véhicule classique (figure 6). Le véhicule ferroviaire
de l'invention comporte donc deux niveaux plus longs, et présente donc une plus grande
capacité de transport de passagers.
[0052] 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.
[0053] En particulier, l'invention pourrait être appliquée à un bogie porteur, ne comportant
pas de moteur.
[0054] Par ailleurs, les articulations 36 entre les longerons 16 et les boîtes d'essieu
32 pourraient présenter une autre structure que celle qui a été précédemment décrite.
[0055] Enfin, le bogie 10 selon l'invention pourrait équiper tout autre véhicule ferroviaire
qu'un train de transport express régional, par exemple un tramway, métro ou un train
grandes lignes.
1. Bogie (10) motorisé pour véhicule ferroviaire, comprenant :
- un châssis (15), comportant :
• deux longerons (16) s'étendant parallèlement l'un par rapport à l'autre, et parallèlement
à une direction longitudinale,
• deux traverses (17), portées par les longerons (16), s'étendant parallèlement l'un
par rapport à l'autre, et parallèlement à une direction transversale perpendiculaire
à la direction longitudinale,
• deux supports (18), chaque support (18) étant porté par les deux traverses (17),
- deux structures d'essieux (30), comprenant chacune deux boîtes d'essieu (32) reliée
chacune à l'un respectif des longerons (16), et un arbre d'essieu transversal (34),
s'étendant dans la direction transversale entre deux extrémités portant chacune une
roue (14) respective, les roues (14) définissant entre elles un espace intérieur (I),
délimité dans la direction transversale entre les roues d'un même arbre d'essieu (34),
et délimité dans la direction longitudinale entre les deux arbres d'essieux (34),
- au moins un moteur (20) porté par l'une des traverses (17) du châssis, agencé dans
l'espace intérieur (I) délimité par les roues (14), et comportant un arbre d'accouplement
(22),
- au moins un réducteur (24) assurant la liaison mécanique entre l'arbre d'accouplement
(22) du moteur (20) et l'un des arbres d'essieux transversaux (34), caractérisé en ce que :
- le bogie (10) comporte des moyens de suspension primaires (40), comportant des premiers
éléments de suspension (42) agencés entre les traverses (17) et les longerons (16)
du châssis (15),
- le réducteur (24) est agencé à l'extérieur dudit espace intérieur (I), l'arbre d'accouplement
(22) du moteur (20) s'étendant depuis le moteur (20) au-delà de l'un des longerons
(16) correspondant jusqu'au réducteur (24).
2. Bogie (10) motorisé selon la revendication 1, dans lequel :
- chaque structure d'essieu (30) est reliée avec l'un respectif des longerons (16)
par une articulation (36) d'axe parallèle à la direction transversale, et
- les moyens de suspension primaires (40) comportent, pour chaque structure d'essieu
(30), au moins un deuxième élément de suspension (44) agencé entre la structure d'essieu
(30) et le longeron (16).
3. Bogie (10) motorisé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, comportant des
moyens de suspension secondaires (50), portés par chaque support (18) du châssis,
et comportant des moyens d'appui (52) à une caisse (60) de véhicule ferroviaire, les
moyens de suspension secondaires (50) étant agencés transversalement au moins partiellement
à l'extérieur de l'espace intérieur (I).
4. Bogie (10) motorisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chaque
premier élément de suspension (42) présente une forme d'anneau et il est réalisé en
un matériau élastique, ce premier élément de suspension (42) étant intercalé radialement
entre l'une des traverses (17) du châssis (15) et les bords d'un orifice ménagé dans
l'un des longerons (16).
5. Bogie (10) motorisé selon la revendication 4, dans lequel chaque premier élément de
suspension (42) est en caoutchouc.
6. Bogie (10) motorisé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel chaque premier élément
de suspension (42) présente une forme annulaire définie entre un diamètre intérieur
et un diamètre extérieur, la différence entre ce diamètre intérieur et ce diamètre
extérieur étant sensiblement égale à 100 mm.
7. Bogie (10) motorisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chaque
deuxième élément de suspension (44) est formé par une bielle.
8. Véhicule ferroviaire, comportant une caisse (60), caractérisé en ce qu'il comporte un bogie (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
9. Véhicule ferroviaire selon la revendication 8, dans lequel la caisse (60) comporte
au moins une porte d'accès (62) agencée au droit du bogie (10).
10. Véhicule ferroviaire selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la distance, dans
une direction verticale (Z) perpendiculaire aux directions longitudinale (X) et transversale
(Y), entre la porte d'accès (62) et un plan d'appui des roues (14) est inférieure
ou égale à 850 mm.