BOGIE DE VÉHICULE FERROVIAIRE COMPRENANT DES ROUES ORIENTABLES

Abstract

 Un bogie (1) de véhicule ferroviaire, le bogie (1) comprenant au moins une structure principale (2) reliant une première roue (R1) et une deuxième roue (R2), chaque roue (R1, R2) s'étendant radialement dans un plan élémentaire (Xi, Z), chaque roue (R1, R2) étant configurée pour tourner selon un axe transversal élémentaire (Yi) orthogonal au plan élémentaire (Xi, Z), la structure principale (2) en U comprenant deux bras (3) et un organe transversal (4) reliant les deux bras (3), la structure principale (2) étant configurée pour être reliée, de manière articulée selon l'axe vertical (Z), à un châssis du véhicule ferroviaire, le bogie (1) comprenant au moins un premier dispositif élémentaire d'orientation (5) de la première roue (R1) configuré pour modifier l'inclinaison de l'axe transversal élémentaire (Yi) de la première roue (R1) de manière à incliner le plan élémentaire (Xi, Z) de la première roue (R1) selon l'axe vertical (Z).

Description

DOMAINE TECHNIQUE

[0001] La présente invention concerne le domaine des véhicules ferroviaires et plus précisément le domaine des bogies pour véhicule ferroviaire. L'invention vise en particulier un bogie de véhicule ferroviaire comprenant des roues orientables.

[0002] De manière connue, en référence à la figure 1, un véhicule ferroviaire W comprend une pluralité de voitures ferroviaires V, montées chacune sur au moins deux bogies 101 en contact avec les rails de circulation Q1, Q2 d'une voie ferrée. Un bogie 101 est un chariot, mobile en rotation par rapport à la voiture ferroviaire V, qui comporte généralement un ou plusieurs essieux 102, chaque essieu 102 étant monté entre deux roues R1, R2. Chaque roue R1, R2 est respectivement en contact avec l'un des rails de circulation Q1, Q2 de la voie ferrée, via une table de roulement TR1, TR2, comme représenté sur la figure 2.

[0003] Plus précisément, comme cela est connu et représenté sur la figure 2, un rail de circulation Q1 comporte une partie inférieure Q12, qui repose sur le sol, et une partie supérieure, désignée « champignon » Q11, adaptée pour être en contact avec les roues R1, R2 du véhicule ferroviaire W. La table de roulement TR1, TR2 de chaque roue R1, R2 est en contact avec une face supérieure du champignon Q11.

[0004] De manière connue, une roue R1, R2 d'un véhicule ferroviaire W comprend également un boudin B1, B2, également représenté sur la figure 2, qui prend appui sur la face latérale intérieure du champignon Q11 du rail de circulation Q1, Q2 et assure ainsi le guidage de la roue R1, R2.

[0005] En référence à la figure 3, lorsque le véhicule ferroviaire W circule sur une portion courbe de voie ferrée, le bogie 101 plaque le boudin B1, B2 de chaque roue R1, R2 extérieure (selon le sens du virage) contre le rail de circulation Q1, Q2, ce qui entraine des frottements et donc une usure de la roue R1, R2. Le frottement du boudin B1, B2 génère également un bruit important qui peut être une gêne pour les passagers du véhicule ferroviaire. De plus, deux roues R1-A, R2-A reliées par un même essieu 102, tournent à une même vitesse de rotation. Cependant, sur une portion courbe de voie ferrée, la roue extérieure R2-A parcourt une distance plus importante que la roue intérieure R1-A, ce qui peut entrainer un effet de patinage de la roue intérieure R1-A contre le rail de circulation Q1. Le patinage entraine le frottement de la roue R1, R2 contre la face supérieure du champignon Q11, ce qui peut endommager à la fois la roue R1, R2 et le rail de circulation Q1, Q2.

[0006] Pour limiter cet inconvénient, on connait dans l'art antérieur par la demande de brevet WO2009071768A1, un bogie 101 de véhicule ferroviaire, qui comprend des moyens permettant de modifier l'orientation d'un premier essieu 102 par rapport à un deuxième essieu 102 lorsque le véhicule ferroviaire circule sur une portion courbe de voie ferrée.

[0007] Plus précisément, comme représenté sur la figure 4, le bogie 101 comprend deux châssis 103, 104, chaque châssis 103, 104 étant relié à un essieu 102A (respectivement 102B) monté entre deux roues R1-A, R2-A (respectivement R1-B, R2-B) coaxiales. Les châssis 103, 104 sont reliés par un axe vertical Z commun et sont articulés l'un par rapport à l'autre selon cet axe vertical Z commun, qui forme une liaison pivot. Ainsi les essieux 102A, 102B peuvent avoir des trajectoires différentes et ne pas demeurer parallèles.

[0008] Il est également connu, un bogie 101 comprenant deux moteurs électriques M1, M2 (également représentés sur la figure 4), reliés chacun respectivement à l'une des deux roues R1-A, R2-A d'un même essieu 102A. Chaque moteur électrique M1, M2 commande chaque roue R1, R2 de manière indépendante, de manière à les faire tourner à des vitesses différentes, ce qui est avantageux par exemple dans une portion courbe de voie ferrée dans laquelle la roue extérieure R2-A parcourt une distance plus importante.

[0009] Cependant, lorsque le véhicule ferroviaire circule sur une portion courbe de voie ferrée, l'articulation des deux châssis 102, 103 du même bogie 101 est entrainée par le contact du boudin B2 des roues extérieures R2-A, R2-B contre le rail de circulation Q2. Aussi, même si la pression du boudin B1, B2 contre le rail de circulation Q1, Q2 est abaissée du fait de l'articulation entre les deux essieux 102, 103, le rayon de courbure de la voie ferrée entraine un frottement continu de l'avant de la roue R1, R2, qui n'est pas souhaitable parce qu'il peut user ou endommager la roue R1, R2 et/ou le rail de circulation Q1, Q2, comme décrit précédemment. Cela est particulièrement le cas lorsque le véhicule ferroviaire W circule à des vitesses importantes, pendant lesquels l'effort de contact du boudin contre le rail de circulation est important. L'essieu doit alors être démonté avec ses roues pour permettre de corriger les déformations des deux roues.

[0010] L'invention vise ainsi à éliminer au moins certains de ces inconvénients en proposant un bogie de véhicule ferroviaire fiable qui permet de limiter les frottements entre le boudin des roues et le champignon du rail de circulation. Le bogie selon l'invention vise ainsi à limiter l'usure prématurée des roues, ce qui permet de limiter les interventions de maintenance permettant de limiter les coûts et les délais de maintenance.

[0011] De manière incidente, on connait du document JP2003025993A un véhicule ferroviaire dont les roues peuvent être désaxées simultanément par rapport au bogie pour lui permettre de suivre une portion de voie ferrée courbe. On connait également du document EP2086812B1 un bogie de véhicule ferroviaire qui comprend un arbre de roues avant comprenant deux roues avant et un arbre de roues arrière comprenant deux roues arrière, chaque arbre étant commandé de manière indépendante.

PRESENTATION DE L'INVENTION

[0012] L'invention concerne un bogie de véhicule ferroviaire, le bogie comprenant au moins une structure principale reliant une première roue et une deuxième roue montées coaxialement l'une par rapport à l'autre, chaque roue s'étendant radialement dans un plan élémentaire dans lequel l'axe Z définit un axe vertical, chaque roue étant configurée pour tourner selon un axe transversal élémentaire orthogonal au plan élémentaire, la structure principale en U comprenant deux bras et un organe transversal reliant les deux bras, chaque bras étant relié mécaniquement respectivement à une roue, la structure principale étant configurée pour être reliée, de manière articulée selon l'axe vertical, à un châssis du véhicule ferroviaire de manière à modifier l'orientation du bogie par rapport au châssis du véhicule ferroviaire. Le bogie est remarquable en ce qu'il comprend au moins un premier dispositif élémentaire d'orientation de la première roue, le dispositif élémentaire d'orientation étant configuré pour modifier l'inclinaison de l'axe transversal élémentaire de la première roue de manière à incliner le plan élémentaire de la première roue selon l'axe vertical.

[0013] Le bogie selon l'invention permet avantageusement de modifier l'orientation de la première roue indépendamment de l'orientation de la deuxième roue reliées par la même structure principale. Le dispositif élémentaire d'orientation permet d'adapter l'orientation de la roue à la courbure de la voie ferrée. Autrement dit, grâce au dispositif élémentaire d'orientation, la direction de l'axe transversal élémentaire de la roue peut être modifiée pour permettre à la roue de tourner selon un axe de rotation propre et différent de l'axe de rotation de la deuxième roue montée sur la même structure principale. Cela permet de limiter les frottements de la roue et en particulier du boudin de la roue contre le rail de circulation. L'usure de la roue est ainsi limitée, ce qui permet d'allonger sa durée de vie et de limiter les délais et les coûts de maintenance.

[0014] Lorsqu'une roue est endommagée et qu'il est nécessaire de corriger un défaut par exemple pour aplanir la table de roulement, le bogie selon l'invention permet d'intervenir uniquement sur la roue qui présente un défaut et de s'affranchir de la nécessité d'intervenir sur l'ensemble des roues pour qu'elles possèdent toutes un diamètre équivalent, comme cela était le cas dans l'art antérieur, ce qui était chronophage et peu pratique. En effet, dans les bogies de l'art antérieur, toutes les roues devaient posséder un diamètre équivalent pour s'affranchir de tout risque de patinage. Grâce à l'invention, le dispositif élémentaire d'orientation permet à chaque roue d'être indépendante des autres roues du bogie.

[0015] De manière préférée, le bogie comprend un deuxième dispositif élémentaire d'orientation de la deuxième roue, le dispositif élémentaire d'orientation étant configuré pour modifier l'inclinaison de l'axe transversal élémentaire de la deuxième roue de manière à incliner le plan élémentaire de la deuxième roue selon l'axe vertical, de manière à modifier l'orientation de chaque roue de manière indépendante. Les roues initialement montées de manière coaxiales et reliées par une même structure principale peuvent ainsi chacune tourner selon un axe indépendant et différent de l'axe de l'autre roue, ce qui permet avantageusement à chacune de suivre une trajectoire différente et de s'adapter au rail de circulation avec lequel elle est en contact. Les frottements entre chaque roue et le rail de circulation sont ainsi fortement limités, ce qui permet à la fois d'allonger la durée de vie des roues et de limiter les nuisances sonores pour les passagers du véhicule ferroviaire.

[0016] Dans une première forme de réalisation, le dispositif élémentaire d'orientation comprend un vérin piloté et monté entre le bras et la roue reliée audit bras. Un vérin piloté permet avantageusement de modifier l'orientation de la roue en poussant localement sur la roue avec un effort contrôlé. Un vérin piloté permet également de garantir une inclinaison optimale de la roue par rapport à la courbure du rail de circulation. Autrement dit, cela permet de contrôler l'inclinaison de l'axe transversal élémentaire de la roue et de modifier cette inclinaison avant que le boudin de la roue ne soit en contact avec le champignon du rail de circulation. Un vérin piloté permet ainsi de limiter de manière encore plus importante les frottements entre le boudin de la roue et le rail de circulation.

[0017] De manière préférée, le vérin piloté est choisi parmi un vérin électrique, un vérin pneumatique ou un vérin hydraulique.

[0018] Dans une deuxième forme de réalisation, le dispositif élémentaire d'orientation comprend un organe de ressort monté entre le bras et la roue reliée audit bras, ce qui permet de modifier l'orientation de la roue au moyen d'un dispositif simple et efficace. L'utilisation d'un ressort permet également de garantir le retour de la roue dans l'axe du véhicule ferroviaire par exemple lorsque le véhicule ferroviaire circule en ligne droite et que plus aucun effort n'est appliqué sur la roue.

[0019] De manière préférée, le ressort est un ressort passif, ce qui permet de s'assurer du montage d'un bogie simple et efficace. Un ressort passif possède également un encombrement limité.

[0020] De manière préférée, le dispositif élémentaire d'orientation est configuré pour modifier la position angulaire de la première roue selon l'axe vertical dans le plan jusqu'à un angle maximal compris entre - 10° et 10°. Un tel angle permet d'adapter l'orientation de la roue de manière efficace à tout rayon de courbure d'une voie ferrée en s'assurant de s'affranchir d'un risque de frottement du boudin de la roue contre la face latérale intérieure du champignon du rail de circulation.

[0021] Dans une forme de réalisation préférée, le bogie comprend un premier moteur électrique relié à la première roue et commandé de manière à modifier la vitesse de la première roue. La vitesse de rotation de la roue peut ainsi être adaptée de manière indépendante, ce qui permet avantageusement de l'adapter par exemple dans une portion courbe de voie ferrée, dans laquelle la roue extérieure parcourt une distance plus importante. Cette dernière peut ainsi avantageusement tourner à une vitesse plus important que la vitesse de la roue intérieure (par rapport à la courbure), ce qui permet de s'affranchir d'un risque de patinage de la roue et permet ainsi de limiter les risques d'endommagement de la roue et du rail de circulation.

[0022] De préférence, le bogie comprend un deuxième moteur électrique relié à la deuxième roue et commandé de manière à modifier la vitesse de la deuxième roue. Les deux roues peuvent ainsi avantageusement être entrainées à des vitesses de rotation indépendantes qui peuvent chacune être adaptée en fonction du rayon de courbure d'une voie ferrée. La roue intérieure et la roue extérieure peuvent être accélérées ou ralenties pour s'assurer de s'affranchir de tout risque de patinage et donc de tout risque d'endommagement de la roue et/ou du rail due circulation.

[0023] De manière préférée, le bogie comprend une pluralité d'organes de suspension verticaux et transversaux configurés pour amortir des vibrations et/ou corriger un effet de roulis du véhicule ferroviaire. Les organes de suspension permettent ainsi de limiter les vibrations pour les passagers du véhicule ferroviaire.

[0024] Dans une forme de réalisation, les organes de suspension sont également configurés pour adapter la hauteur du châssis du véhicule ferroviaire à la hauteur du quai. L'accès au véhicule ferroviaire est ainsi plus simple.

[0025] Dans une forme de réalisation préférée, le bogie comprend deux structures principales, chaque structure principale reliant une première roue et une deuxième roue, chaque structure principale étant reliée mécaniquement à un organe commun de liaison relié au châssis du véhicule ferroviaire. Le bogie comprenant quatre roues peut ainsi avantageusement adapter l'orientation de chacune des structures principales à la courbure de la voie ferrée, de manière indépendante, ce qui permet de limiter les frottements de l'ensemble des roues.

[0026] L'invention concerne également un véhicule ferroviaire comprenant un châssis et au moins un bogie tel que décrit précédemment, la structure principale du bogie étant reliée au châssis du véhicule ferroviaire et articulé avec ledit châssis selon l'axe vertical.

[0027] De manière préférée, l'orientation selon l'axe vertical de la structure principale par rapport au châssis du véhicule ferroviaire est réalisée selon un premier angle compris entre - 10° et 10°, permettant de s'assurer d'adapter l'orientation de chaque structure principale à tout rayon de courbure de la voie ferrée.

[0028] Enfin, l'invention porte sur un procédé de modification de l'orientation d'une première roue d'un bogie de véhicule ferroviaire tel que décrit précédemment, le bogie étant relié mécaniquement à un châssis du véhicule ferroviaire, le procédé comprend les étapes consistant à :

• modifier l'orientation du bogie par rapport au châssis du véhicule ferroviaire d'un premier angle, et
• modifier indépendamment l'orientation de la première roue d'un premier angle d'orientation par rapport au bras du bogie.

[0029] L'orientation de la structure principale du bogie par rapport au châssis du véhicule ferroviaire permet d'absorber une partie importante de la courbure d'une voie ferrée et l'orientation de la première permet en finition, de s'assurer que le boudin de la roue ne frotte pas le champignon du rail de circulation.

[0030] Dans un mode de mise en oeuvre préféré, le procédé comprend, postérieurement ou simultanément à l'étape de modification de l'orientation de la première roue, une étape consistant à modifier indépendamment l'orientation de la deuxième roue d'un deuxième angle d'orientation par rapport aux bras du bogie. L'orientation des deux roues peut est ainsi avantageusement être modifiée de manière indépendante.

PRESENTATION DES FIGURES

[0031] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.

La figure 1 est une représentation schématique d'un véhicule ferroviaire comprenant une pluralité de bogies selon l'art antérieur.

La figure 2 est une représentation schématique de boudins des deux roues d'un même essieu.

La figure 3 est une représentation schématique d'un véhicule ferroviaire circulant sur une portion courbe de voie ferrée.

La figure 4 est une représentation schématique d'un bogie de l'art antérieur dans lequel deux essieux sont orientables l'un par rapport à l'autre.

La figure 5 est une représentation schématique d'un véhicule ferroviaire comprenant une pluralité de bogies selon une forme de réalisation de l'invention.

La figure 6 est une représentation schématique d'un bogie selon une première forme de réalisation de l'invention.

La figure 7 est une représentation schématique d'une liaison entre deux bogies de la figure 6 et le véhicule ferroviaire de la figure 5.

La figure 8 est une représentation schématique d'un dispositif élémentaire d'orientation d'une roue du bogie de la figure 6 selon une première forme de réalisation.

La figure 9 est une représentation schématique d'un dispositif élémentaire d'orientation d'une roue du bogie de la figure 6 selon une deuxième forme de réalisation.

La figure 10 est une représentation schématique d'un dispositif élémentaire d'orientation d'une roue du bogie de la figure 6 selon une troisième forme de réalisation.

La figure 11 est une exemple d'orientation élémentaire de chaque roue d'un bogie de la figure 6 sur une portion courbe de voie ferrée.

La figure 12 est une représentation des axes élémentaires de chaque repère élémentaire des deux roues du bogie de la figure 6 lorsque le bogie est dans la portion courbe de voie ferrée de la figure 9.

[0032] Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

[0033] En référence à la figure 5, de manière connue, un véhicule ferroviaire W comprend une pluralité de voitures ferroviaires V, montées chacune sur au moins deux bogies 1 en contact avec les rails de circulation Q1, Q2 d'une voie ferrée. Un bogie 1 est un chariot, mobile en rotation par rapport à la voiture ferroviaire V. Par souci de simplicité, le véhicule ferroviaire W représenté sur la figure 5 comprend deux voitures ferroviaires V, cependant il va de soi que le véhicule ferroviaire W peut comprendre un nombre différent de voitures ferroviaires V.

[0034] Par la suite, dans ce document, le véhicule ferroviaire W est décrit dans un repère orthogonal (X, Y, Z), dans lequel l'axe X s'étend longitudinalement depuis l'arrière vers l'avant du véhicule ferroviaire W selon son sens de circulation, l'axe Y s'étend transversalement depuis la droite vers la gauche pour une personne positionnée dans le véhicule ferroviaire W et orientée vers l'avant du véhicule ferroviaire W, et l'axe Z s'étend verticalement depuis le bas vers le haut, comme représenté sur la figure 5. Par la suite, les termes « intérieur » et « extérieur » s'entendent par rapport aux deux rails de circulation Q1, Q2 qui définissent entre eux un intervalle intérieur. Il en sera de même pour deux roues montées en vis-à-vis comme cela sera décrit plus en détails par la suite.

[0035] Dans cet exemple, le véhicule ferroviaire W comprend une pluralité de bogies 1 selon l'invention. Tous les bogies 1 étant identiques, par souci de clarté, seul un bogie 1 sera décrit par la suite.

[0036] De préférence, le bogie 1 est relié à un châssis CH de la voiture ferroviaire V. De préférence encore, le bogie 1 est articulé avec le châssis CH selon l'axe vertical Z pour permettre au véhicule ferroviaire W de circuler sur une portion de voie ferrée courbe.

[0037] Dans une forme de réalisation, représentée sur la figure 7, le bogie 1 est relié à un organe de liaison L intermédiaire, lui-même relié au châssis CH de la voiture ferroviaire V. Dans cet exemple, le bogie 1 est relié à l'organe de liaison L par l'intermédiaire de deux bielles 6 qui permettent d'articuler l'organe de liaison L dans chacune de directions du repère orthogonal (X, Y, Z), permettant ainsi d'absorber au moins une partie des mouvements du bogie 1 sur la voie ferrée et de limiter les vibrations ressenties par les passagers. Il va de soi que la liaison entre le bogie 1 et l'organe de liaison L pourrait être différente, par exemple fixe au moyen de liaisons boulonnées ou articulée par l'intermédiaire d'organes mécaniques adaptés comme des vérins par exemple. Dans cette forme de réalisation, l'organe de liaison L est articulé avec le châssis CH de la voiture ferroviaire V selon l'axe Z, par l'intermédiaire d'une liaison pivot P (représentée sur la figure 7). L'organe de liaison L pourrait de manière alternative être relié au châssis CH par une liaison fixe ou une liaison rotule par exemple. Dans cette forme de réalisation, l'organe de liaison L est de préférence préassemblé au bogie 1, ce qui permet à l'ensemble d'être relié au véhicule ferroviaire W en une seule opération, permettant une installation simple et rapide. En cas de maintenance, lorsque cela est nécessaire, le remplacement de l'ensemble du bogie 1 permet également un gain de temps important. Il va de soi que le bogie 1 pourrait alternativement être relié directement au châssis CH du véhicule ferroviaire W, par l'intermédiaire de bielles ou de vérins par exemple, comme représenté sur la figure 10.

[0038] Dans une forme de réalisation préférée, toujours en référence à la figure 10, le bogie 1 est articulé de manière à permettre une rotation selon l'axe Z du bogie 1 par rapport au châssis CH de la voiture ferroviaire V selon un premier angle α, de préférence compris entre - 10° et 10°. Autrement dit, l'articulation permet au bogie 1 d'être désaxé par rapport à l'axe longitudinal X du véhicule ferroviaire W, permettant au véhicule ferroviaire W d'emprunter une portion courbe de voie ferrée.

[0039] Selon un aspect de l'invention, en référence à la figure 6, le bogie 1 comporte une structure principale 2 reliant une première roue R1 et une deuxième roue R2 montées coaxialement l'une par rapport à l'autre. Il est décrit dans ce document un bogie 1 comprenant une seule structure principale 2 reliant deux roues R1, R2. Dans une forme de réalisation alternative, représentée sur la figure 7, le bogie 1 comprend deux structures principales 2A, 2B, reliant chacune deux roues R1-A, R2-A (respectivement R1-B, R2-B). Les deux structures principales 2A, 2B sont de préférence identiques. Par souci de clarté et de concision, le bogie 1 va être décrit par la suite pour une unique structure principale 2 reliant deux roues R1, R2.

[0040] Chaque roue R1, R2 est respectivement en contact avec l'un des rails de circulation Q1, Q2 de la voie ferrée, via une table de roulement TR1, TR2 (comme représenté sur la figure 5). De manière connue, une roue R1 R2 d'un véhicule ferroviaire W comprend également un boudin B1, B2, qui prend appui sur la face latérale intérieure d'un champignon Q11, Q21 du rail de circulation Q1, Q2 et assure ainsi le guidage de la roue R1, R2 sur la voie ferrée.

[0041] Comme représenté sur la figure 6, chaque roue R1, R2 s'étend dans un plan élémentaire (Xi, Z) dans lequel l'axe Z correspond à l'axe vertical Z du véhicule ferroviaire W. Plus précisément, chaque roue R1, R2 comprend un voile R11 qui présente la forme d'un disque plein et s'étend sur une face intérieure de la roue R1, R2. Le voile R11 s'étend dans le plan élémentaire (Xi, Z). Chaque roue R1, R2 est configurée pour tourner selon un axe transversal élémentaire Yi orthogonal au plan élémentaire (Xi, Z). Lorsque le véhicule ferroviaire W circule sur une ligne droite, l'axe longitudinal élémentaire Xi et l'axe transversal élémentaire Yi de la roue R1, R2 correspondent respectivement à l'axe longitudinal X et à l'axe transversal Y du véhicule ferroviaire W.

[0042] Toujours en référence à la figure 6, la structure principale 2 possède une forme en U et comprend deux bras 3 et un organe transversal 4 reliant les deux bras 3. Chaque bras 3 est relié mécaniquement respectivement à une roue R1, R2. Chaque bras 3 est relié à la roue associée R1, R2 par un axe pivot pour permettre à ladite roue R1, R2 de tourner. Dans une forme de réalisation, les bras 3 et l'organe transversal 4 forment un ensemble monobloc. De manière alternative, chaque bras 3 est relié à l'organe transversal 4 par l'intermédiaire d'un palier (non représenté sur les figures) qui permet une rotation autour de l'axe Y (d'un angle prédéterminé par exemple) du bras 3 par rapport à l'organe transversal 4. Cela permet d'absorber une partie des vibrations dues au contact des roues R1, R2 sur les rails de circulation Q1, Q2 et peut également limiter l'effet de roulis.

[0043] Dans cet exemple, le bogie 1 est relié au châssis CH du véhicule ferroviaire W par la structure principale 2.

[0044] Selon un aspect de l'invention, en référence aux figures 8 à 10, le bogie 1 comprend un premier dispositif élémentaire d'orientation 5 de la première roue R1. Le dispositif élémentaire d'orientation 5 est configuré pour modifier l'inclinaison de l'axe transversal élémentaire Y1 de la première roue R1, dans le plan (X, Y), de manière à incliner le plan élémentaire (X1, Z) de la première roue R1 en le faisant tourner selon l'axe vertical Z (comme cela est représenté sur la figure 10). En particulier, le dispositif élémentaire d'orientation 5 est configuré pour modifier uniquement l'inclinaison de l'axe transversal élémentaire Y1 de la première roue R1, indépendamment de l'axe de transversal élémentaire Y2 de la deuxième roue R2. Autrement dit, le dispositif élémentaire d'orientation 5 est configuré pour modifier la position angulaire de la première roue R1 selon l'axe vertical Z, c'est à dire dans le plan (X1, Y1). La première roue R1 tourne ainsi selon un axe de rotation élémentaire propre. Autrement dit, le dispositif élémentaire d'orientation 5 permet de modifier la direction de l'axe transversal élémentaire Y1 (dans le plan (X, Y) du véhicule ferroviaire W, qui correspond à l'axe de rotation de la première roue R1.

[0045] Dans une forme de réalisation préférée, le bogie 1 comprend un deuxième dispositif élémentaire d'orientation 5 de la deuxième roue R2. Le deuxième dispositif élémentaire d'orientation 5 étant configuré pour modifier l'inclinaison de l'axe transversal élémentaire Y2 de la deuxième roue R2, dans le plan (X, Y), de manière à incliner le plan élémentaire (X2, Z) de la deuxième roue R2 selon l'axe vertical Z (comme cela est représenté sur la figure 10). Le deuxième dispositif d'orientation 5 permet à la deuxième roue R2 de tourner selon un axe de rotation élémentaire propre. Deux dispositifs élémentaires d'orientation 5 permettent avantageusement de modifier l'orientation de chaque roue R1, R2 reliées à une même structure principale 2 d'un bogie 1 de manière indépendante. Ainsi, l'orientation de deux roues R1, R2 peut être adaptée en fonction de la trajectoire du rail de circulation Q1, Q2 sur lequel la roue R1, R2 circule.

[0046] Par la suite, par souci de concision et de clarté, seul le premier dispositif élémentaire d'orientation 5 va être décrit, le deuxième dispositif élémentaire d'orientation 5 étant identique au premier.

[0047] De manière préférée, le dispositif élémentaire d'orientation 5 est monté entre le bras 3 et la roue R1, R2, de manière à contrôler localement l'orientation de la roue R1, R2.

[0048] Pour cela, dans une première forme de réalisation, représentée sur la figure 8, le dispositif élémentaire d'orientation 5 comprend un (ou plusieurs) organe(s) de ressort 51 monté(s) entre le bras 3 et la roue R1, R2. Dans cet exemple, le dispositif élémentaire d'orientation 5 comprend deux organes de ressort 51 montés selon l'axe longitudinal X de manière diamétralement opposée sur la roue R1, R2, de manière à modifier l'orientation de la roue R1, R2 selon l'axe vertical Z.

[0049] Dans cet exemple, chaque organe de ressort 51 est passif et est configuré pour adapter l'inclinaison de la roue R1, R2 qui est alors asservie selon le rayon de courbure de la voie ferrée. En pratique, lorsque la roue R1, R2 circule sur une portion courbe de voie ferrée, cette dernière est configurée pour appliquer un effort de pression sur le boudin B1, B2 de la roue R1, R2 et pour contraindre chaque organe de ressort 51 du dispositif élémentaire d'orientation 5 de manière à désaxer la roue R1, R2 et lui permettre de suivre la courbure de la voie ferrée en limitant les frottements entre le boudin B1, B2 et le champignon Q11 du rail de circulation Q1, Q2.

[0050] Dans une deuxième forme de réalisation, représentée sur la figure 9, le dispositif élémentaire d'orientation 5 comprend un ou plusieurs vérin(s) 52. Dans cet exemple, le dispositif élémentaire d'orientation 5 comprend deux vérins 52 montés selon l'axe longitudinal X de manière diamétralement opposée sur la roue R1, R2, de manière à modifier l'orientation de la roue R1, R2 selon l'axe vertical Z.

[0051] De manière préférée, chaque roue R1, R2 est montée sur un moyeu J fixe en rotation et relié au bras 3 en vis-à-vis. La roue R1, R2 est de préférence reliée au moyeu J par une pluralité de roulements. Le moyeu J est relié au bras 3 par l'intermédiaire des vérins 52, l'ensemble étant fixe en rotation par rapport à la structure principale 2 du bogie 1. Autrement dit, le moyeu J comprend une face d'appui pour les vérins 52 qui s'étend dans un plan parallèle au plan élémentaire (Xi, Y) de la roue R1, R2.

[0052] Les vérins 52 peuvent se présenter sous différentes formes, par exemple sous la forme d'un vérin pneumatique, hydraulique, électrique.

[0053] De préférence, chaque vérin 52 est commandé de manière à imposer l'inclinaison de la roue R1, R2. Dans un exemple de réalisation, chaque vérin 52 est piloté électriquement par un calculateur 9 du véhicule ferroviaire W. En pratique, le vérin 52 est configuré pour être piloté de manière à déplacer localement la roue R1, R2 pour modifier son orientation selon l'axe vertical Z en poussant selon un effort commandé. L'effort commandé peut par exemple être calculé en fonction d'une trajectoire connue du véhicule ferroviaire W et donc d'une courbure de la voie ferrée connue à un instant donné. Dans cet exemple, lorsque la roue R1, R2 circule sur une portion courbe de voie ferrée, chaque vérin 52 est commandé pour incliner le plan du moyeu J entrainant l'inclinaison du plan élémentaire (Xi, Y) de la roue R1, R2.

[0054] Dans une forme de réalisation alternative, représentée sur la figure 10, le dispositif élémentaire d'orientation 5 comprend un organe de support 53 relié au bras 3 et libre en rotation par rapport à ce dernier. Les vérins 52 sont montés sur l'organe de support 53 et l'ensemble de la roue R1, R2, des vérins 52 et de l'organe de support 53 tourne selon l'axe élémentaire transversal Y1. Les vérins 52 sont alors définis selon des coordonnées polaires et configurés pour être pilotés continuellement de manière à s'assurer que le plan élémentaire (Xi, Z) de la roue R1, R2 suis bien une rotation selon l'axe Z.

[0055] Il est décrit deux exemples dans lesquels le dispositif élémentaire d'orientation 5 comprend deux organes de ressort 51 ou deux vérins 52, il va de soi que le dispositif élémentaire d'orientation 5 pourrait comprendre un nombre différent d'organes de ressort 51 ou de vérins 52, en particulier un nombre supérieur à deux. De même, il va de soi que le dispositif élémentaire d'orientation 5 pourrait se présenter sous une forme différente, par exemple sous la forme d'un système de vérin longitudinal de type palonnier, connu de l'homme du métier.

[0056] Selon un aspect préféré de l'invention, en référence à la figure 11 et à la figure 12, le dispositif élémentaire d'orientation 5 est configuré pour modifier la position angulaire de la première roue R1 selon l'axe vertical Z dans le plan (X1, Y1) jusqu'à un angle θ maximal compris entre - 10° et 10°. Il est représenté sur la figure 12, l'exemple de deux dispositifs élémentaires d'orientation 5 des deux roues R1, R2. En particulier, il est représenté sur la figure 12, l'inclinaison de l'axe transversal élémentaire Y1 de la première roue R1 dans le plan (X, Y) d'un premier angle θ1 et l'inclinaison de l'axe transversal élémentaire Y2 de la deuxième roue R2 dans le plan (X, Y) d'un deuxième angle θ2. Grâce à l'invention, les deux axes transversaux élémentaires Y1, Y2 et donc les deux axes de rotation des deux roues R1, R2 en sont pas colinéaires et possèdent des directions différentes tout en étant de le plan (X, Y).

[0057] Dans une forme de réalisation préférée, le bogie 1 comprend un premier moteur électrique M1 (représenté sur les figures 6 et 8 à 11) relié à la première roue R1 et commandé de manière à modifier la vitesse de la première roue R1. De préférence encore, le bogie 1 comprend un deuxième moteur électrique M2 relié à la deuxième roue R2 et commandé de manière à modifier la vitesse de la deuxième roue R2. Chaque moteur M1, M2 permet ainsi d'entrainer respectivement une roue R1, R2 de manière indépendante. Les deux roues peuvent avantageusement être entrainée à des vitesses de rotation différentes, ce qui est avantageux notamment sur une portion courbe de voie ferrée sur laquelle la roue extérieure R2 parcourt une distance plus importante.

[0058] Dans une forme de réalisation, le bogie 1 comprend une pluralité d'organes de suspension 7 verticaux et transversaux (représentés sur la figure 6) configurés pour amortir des vibrations et/ou corriger un effet de roulis du véhicule ferroviaire W. Les organes de suspension 7 sont configurés pour amortir les vibrations selon les trois axe X, Y, Z du repère orthogonal (X, Y, Z). Dans cet exemple, les organes de suspension 7 se présentent sous la forme d'organes élastiques par exemple des organes de ressort 51 ou des vérins 52 amortisseurs.

[0059] De manière alternative ou additionnelle, les organes de suspension 7 comprennent une pluralité d'organes d'amortissement 71 (représentés sur la figure 6) configurés pour adapter la hauteur du châssis CH du véhicule ferroviaire W à la hauteur du quai. Autrement dit, les organes de suspension 7 sont configurés pour adapter le nivellement du châssis CH du véhicule ferroviaire W. Dans cet exemple, les organes d'amortissement 71 se présentent sous la forme d'éléments pneumatiques.

[0060] De préférence, le bogie 1 comprend également un dispositif de freinage 8 (représenté sur la figure 6) permettant de contrôler la vitesse des roues R1, R2.

[0061] Il va dorénavant être décrit un procédé de modification de l'orientation d'une première roue R1 d'un bogie 1 tel que décrit précédemment, selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, en référence à la figure 11. Il va de soi que le procédé s'applique de manière analogue pour la modification de l'orientation d'une deuxième roue R2 du bogie. Dans cet exemple, le bogie 1 comprend une unique structure principale 2 reliée à deux roues R1, R2, cependant il va de soi que le procédé s'applique également de manière analogue pour l'ensemble des roues d'un bogie 1 comprenant deux structures principales 2, comme représenté sur la figure 7. Dans cet exemple, le dispositif élémentaire d'orientation 5 se présente sous la forme de deux vérins 52 commandables montés de manière radialement opposé sur la première roue R1. Dans cet exemple également le bogie 1 est relié au châssis CH du véhicule ferroviaire W par l'intermédiaire d'une liaison pivot.

[0062] Lorsque le véhicule ferroviaire W pénètre sur une portion courbe de voie ferrée, le boudin B1 de la roue extérieure R1 entre en contact avec le champignon Q11 du rail de circulation Q1. L'orientation du bogie 1 est alors modifiée, dans une première étape E1, par rapport au châssis CH du véhicule ferroviaire W. Autrement dit, l'orientation du bogie 1 est désaxée par rapport à l'axe longitudinal X du véhicule ferroviaire W. Dans cette étape, l'orientation de la structure principale 2 du bogie 1 est inclinée dans le plan horizontal (X, Y) selon l'axe vertical Z d'un premier angle α compris entre - 10° et 10°.

[0063] Dans une deuxième étape E2, le calculateur 9 commande, dans cet exemple, une modification de l'orientation de la première roue R1 d'un premier angle d'orientation θ1 par rapport au bras 3 du bogie 1, via le dispositif élémentaire d'orientation 5. Autrement dit, l'axe élémentaire transversal Y1 de la première roue R1, correspondant à l'axe de rotation de la roue R1 est désaxé, dans cette étape, selon l'axe Z, dans le plan (X, Y) du véhicule ferroviaire W du premier angle d'orientation θ1. Dans cet exemple, l'axe élémentaire transversal Y1 de la première roue R1 est incliné d'un angle θ1 compris entre - 10° et 10°.

[0064] De manière préférée, le procédé comprend, simultanément à l'étape de modification de l'orientation de la première roue R1, une étape consistant à modifier indépendamment l'orientation de la deuxième roue R2 d'un deuxième angle d'orientation θ2 par rapport au bras 3 du bogie 1. Ainsi les deux roues R1, R2 peuvent s'adapter à des rayons de courbures différents des deux rails de circulation Q1, Q2.

[0065] De manière alternative, les orientations des roues R1, R2 sont réalisées de manière passive par les organes de ressort 51 qui autorisent de manière avantageuse un débattement angulaire calibré.

[0066] Grâce à l'invention, l'articulation du bogie avec le châssis du véhicule ferroviaire permet d'adapter l'orientation du bogie à une partie de la courbure de la voie ferrée. Le dispositif élémentaire d'orientation permet, en finition, d'adapter l'orientation de la roue à la courbure de la voie ferrée. Ainsi, grâce à l'invention, les frottements de la roue sur le rail de circulation est fortement réduite, ce qui permet d'assurer la pérennité des roues du bogie. En outre, l'adaptation à la fois de la vitesse de rotation de chaque roue de manière indépendante et l'adaptation de leur orientation locale vis-à-vis de la voie ferrée permettent, lorsque cela est nécessaire, de ne remplacer que la roue endommagée, sans qu'il soit nécessaire d'ajuster le diamètre de l'ensemble des roues du bogie, comme cela était le cas dans l'art antérieur. En résumé, grâce à l'invention, les roues sont indépendantes et les défauts peuvent être corrigés de manière indépendante.

Revendications

1. Bogie (1) de véhicule ferroviaire (W, le bogie (1) comprenant au moins une structure principale (2) reliant une première roue (R1) et une deuxième roue (R2) montées coaxialement l'une par rapport à l'autre, chaque roue (R1, R2) s'étendant radialement dans un plan élémentaire (Xi, Z) dans lequel l'axe (Z) définit un axe vertical (Z), chaque roue (R1, R2) étant configurée pour tourner selon un axe transversal élémentaire (Yi) orthogonal au plan élémentaire (Xi, Z), la structure principale (2) en U comprenant deux bras (3) et un organe transversal (4) reliant les deux bras (3), chaque bras (3) étant relié mécaniquement respectivement à une roue (R1, R2), la structure principale (2) étant configurée pour être reliée, de manière articulée selon l'axe vertical (Z), à un châssis (CH) du véhicule ferroviaire (W de manière à modifier l'orientation du bogie (1) par rapport au châssis (CH) du véhicule ferroviaire (W,

- le bogie (1) étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins un premier dispositif élémentaire d'orientation (5) de la première roue (R1), le dispositif élémentaire d'orientation (5) étant configuré pour modifier uniquement l'inclinaison de l'axe transversal élémentaire (Yi) de la première roue (R1) de manière à incliner le plan élémentaire (Xi, Z) de la première roue (R1) selon l'axe vertical (Z).

2. Bogie (1) selon la revendication 1, comprenant un deuxième dispositif élémentaire d'orientation (5) de la deuxième roue (R2), le dispositif élémentaire d'orientation (5) étant configuré pour modifier l'inclinaison de l'axe transversal élémentaire (Yi) de la deuxième roue (R2) de manière à incliner le plan élémentaire (Xi, Z) de la deuxième roue (R2) selon l'axe vertical (Z), de manière à modifier l'orientation de chaque roue (R1, R2) de manière indépendante.

3. Bogie (1) selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel le dispositif élémentaire d'orientation (5) comprend un vérin (52) piloté et monté entre le bras (3) et la roue (R1, R2) reliée audit bras (3).

4. Bogie (1) selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel le dispositif élémentaire d'orientation (5) comprend un organe de ressort (51) monté entre le bras (3) et la roue (R1, R2) reliée audit bras (3).

5. Bogie (1) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le dispositif élémentaire d'orientation (5) est configuré pour modifier la position angulaire de la première roue (R1) selon l'axe vertical (Z) dans le plan (Xi, Yi) jusqu'à un angle maximal compris entre -10° et 10°.

6. Bogie (1) selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant un premier moteur électrique (M1) relié à la première roue (R1) et commandé de manière à modifier la vitesse de la première roue (R1).

7. Bogie (1) selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant une pluralité d'organes de suspension (7) verticaux et transversaux configurés pour amortir des vibrations et/ou corriger un effet de roulis du véhicule ferroviaire (Vη.

8. Bogie (1) selon l'une des revendications 1 à 7 comprenant deux structures principales (2A, 2B), chaque structure principale (2A, 2B) reliant une première roue (R1-A, R1-B) et une deuxième roue (R2-A, R2, B), chaque structure principale (2A, 2B) étant reliée mécaniquement à un organe commun de liaison (L) relié au châssis (CH) du véhicule ferroviaire (Vη.

9. Véhicule ferroviaire (W) comprenant un châssis (CH) et au moins un bogie (1) selon l'une des revendications 1 à 8, la structure principale (2) du bogie (1) étant reliée au châssis (CH) du véhicule ferroviaire (W) et articulé avec ledit châssis (CH) selon l'axe vertical (Z).

10. Véhicule ferroviaire (Vη selon la revendication 9, dans lequel l'orientation selon l'axe vertical (Z) de la structure principale (2) par rapport au châssis (CH) du véhicule ferroviaire (W) est réalisée selon un premier angle (α) compris entre - 10° et 10°.

11. Procédé de modification de l'orientation d'une première roue (R1) d'un bogie (1) de véhicule ferroviaire (W selon l'une des revendications 1 à 8, le bogie (1) étant relié mécaniquement à un châssis (CH) du véhicule ferroviaire (W, le procédé comprend les étapes consistant à :

- modifier l'orientation du bogie (1) par rapport au châssis (CH) du véhicule ferroviaire (1) d'un premier angle (α), et

- modifier indépendamment l'orientation de la première roue (R1) d'un premier angle d'orientation (θ2) par rapport aux bras (3) du bogie (1).

Dessins