Brevet FR2092014A1 — publié le 19720121

La présente invention concerne une suspension pneumatique pour véhicules, notamment pour véhicules ferroviaires, comprenant des soufflets de suspension pneumatique prévus entre la partie non suspendue et la partie suspendue du véhicule et un volume supplémentaire communiquant avec chaque soufflet et augmentant son volume d'air, ainsi qu'un organe d'étranglement servant à l'amortissement de l'énergie d'oscillation des masses d'air élastiques, disposé dans une liaison entre le soufflet et le volume supplémentaire. I1 est connu, dans la fabrication des véhicules, d'utiliser une suspension pneumatique entre la partie non suspendue du véhicule, par exemple le mécanisme de roulement, et la partie suspendue du véhicule, par exemple la caisse, et d'équi- per cette suspension de soufflets de suspension pneumatique qui sont disposés entre lesdites parsies du véhicule.Les soufflets, qui permettent une suspension variable en fonction c; de a charge du véhicule, sont disposés de telle manière entre lesdites parties du véhicule qu'ils suivent à la fois '5s mouvements verticaux et les mouvements horizontaux des parties du véhicul, Dans une suspension pneumatique connue, servant à la suspension de la caisse d'un véhicule nnr rapport à son bogie dans un véhicule ferroviaire, des soufflets je suspension pneumatique, disposés entre la caisse du véhicule et les longerons du bogie, sont adjoints chacun à l'un des côtés su véhicule. Les soufflets sont serrés par leurs bourrelets dans des jantes, et ils sont réalisés comme des soufflets toroidaux, c'est-à-dire comme des anneaux concaves. Les Jantes des soufflets sont pourvues de faces de butée pour les paroi de soufflets adjacentes aux bour relets et il3 sont reliés rigidement aux parties du véhicule entre lesquelles la suspension est disposée.L'une des jantes, par exem- ple e la Jante inférieure, estreliée aulongeron CL @ogic et l' au- tre, par exemple la jante supérieure, est reliée- a face inférieure ae lacaisse du véhicules pour ajouter à lamasse d'air du soufflet de suspension une masse d'air complémentaire qui participe également à la suspension, un réservoir supplémentaire est prévu au-dessous ou au-cessus d'une des jantes. Ce réservoir sup plémentaire cozimunique directement, S travers un organe interposé ou une canalisation, avec la masse d'air contenue ans le soufflet. Le réservoir supplémentaire est de préférence cylindrique et est fixé solidement sur le longeron du bogie par son fond, tandis que sa t9te présente une face d'appui pour l'une des jantes. Sur cette face prend appui généralement aussi un ressort de secours qui sert à l'appui de secours de la caisse du véhicule sur son bogie, qui est de préférence réalisé comme un amortisseur en caoutchouc comprenant plusieurs couches et qui est pourvu d'une face d'appui du c8té situé en regard de la partie du véhicule devant pouvoir prendre appui sur elle.En vue de la transformation et de la dissipation de l'énergie d'oscillation produite lors des mouvements relatifs des parties du véhicule entre la masse d'air contenue dans le soufflet et celle contenue dans le réservoir supplémentaire, un amortisseur hydraulique est prévu à l'extérieur de chaque soufflet de suspension pneumatique. Cet amortisseur hydraulique est articulé, d'une part, au longeron du bogie et, d'autre part, à la face inferieure de la caisse du véhicule. Cet amortisseur permet de dissiper dans une largo mesure l'énergie cinétique de la masse d'air oscillant entre le soufflet et le réservoir, ce qui supprime des points critiques dans les accélérations verticales de la caisse du véhicule et ce qui améliore de façon considérable le confort des voyageurs.La réalisation de bogies à suspension pneumatique a cependant démontré qu'en raison du peu de place disponible, il est souvent difficile de disposer l'amortisseur qui doit entre prévu à l'extérieur du soufflet - entre la partie suspendue et la partie non suspendue du véhicule (voir la demande de brevet allemand publiée nO 1 207 420). Pour dissiper l'énergie d'oscillation entre la masse d'air contenue dans le soufflet et celle contenue dans le réservoir supplémentaire, il est en outre connu de prévoir un dispositif d'amortissement pneumatique qui est essentiellement composé d'un organe d'étranglement monté entre la partie suspendue et la partie non suspendue du véhicule. Cet organe d'étranglement est constitué par deux clapets sollicités par des ressorts, qui libèrent une plus grande section de passage au moment de la compression de la suspension qu'au moment de son extension, doilt l'un agit comme un clapet principal et dont l'autre est un clapet auxiliaire réalisé comme un siège annulaire pour le clapet principal.Suivant le sens de l'écoulement de l'air entre le soufflet et le réservoir supplémentaire, soit le clapet principal, présentant la plus grande ouverture de passage, soit le clapet auxiliaire, ayant la plus petite ouverture de passage, est ouvert. De cette façon, la masse d'air qui s'écoule du soufflet vers le réservoir ou inversement est amortie suivant une caractéristique correspondant au mode d'ouverture du clapet principal ou du clapet auxiliaire. En raison de la différence entre les sections d'ouverture du clapet principal et du clapet auxiliaire, on obtient également des caractéristiques d'amortissement des oxcillations différentes entre le processus de compression de la suspension et celui de son extension, si bien que les deux masses d'air ne participent pas dans la même mesure à la suspension du véhicule.Par ailleurs, les ressorts et les pièces des clapets principaux et auxiliaires de la suspension pneumatique connue nécessitent une surveillance pour qu'une telle suspension présente effectivement la caractéristique de dissipation de l'énergie d'oscillation souhaitée (voir le brevet allemand nO 1 282 475). Pour pouvoir amortir l'énergie d'oscillation entre deux masses d'air communiquant à travers une canalisation, il est en outre connu de prévoir entre ces deux masses d'air un élément d'amortissement qui est essentiellement constitué par une membrane présentant une ouverture annulaire, et par deux points d'étranglement disposés symétriquement sur cette membrane dont l'un est tourné vers l'ouverture du soufflet de suspension et dont l'autre est tourné vers l'ouverture du réservoir supplémentaire. Les points d'étranglement prévus sur la membrane sont constitués par plusieurs contrepoids superposés dans des cages et écartés de la membrane par des ressorts mécaniques. Les cages et les contrepoids présentent des ouvertures qui les traversent de part en part et dont l'une s'étend depuis le contrepoids supérieur jusqu'au contrepoids inférieur de l'autre point d'étranglement. Les différentes cavités des contrepoids communiquent à travers des ouvertures et des évidements avec les espaces intérieurs des cages et, à travers des perçages prévus dans les cages, à nouveau avec la cavité du corps de l'amortisseur. L'air qui oscille entre les différents espaces de ces amortisseurs est initialement dirigé également à travers une ouverture de sortie étroite puis à travers une large ouverture de sortie vers l'autre espace. Par conséquent, il se produit donc également un amortissement unique de l'énergie d'oscillation, si bien que cet organe d'amortissement peut seulement être considéré comme un organe de décalage des mouvements d'oscillation (voir le brevet. allemand n0 1 087 467). Le but de l'invention est de réaliser un organe d'étranglement pour l'amortissement d'oscillations entre deux masses d'air et qui permet de transformer ou de dissiper plus rapidement l'énergie d'oscillation de la masse d'air. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu, dans une suspension pneumatique du type mentionné en pre mier, par le fait que l'organe d'étranglement comprend au moins deux points d'étranglement montés en série mais agissant en sens contraires, qui présentent une section d'ouverture minimale, dont l'un agit sur une ouverture du soufflet et dont l'autre agit sur une ouverture du réservoir supplémentaire, les organes d'étranglement agissant de telle manière que, dans le sens de l'écoulement de l'air, le premier point d'étranglement libère une section de passage relativement grande, tandis que le point d'étranglement se trouvant en aval libère seulement la section de passage minimale. GrSce à ces mesures suivant l'invention, on obtient un amortissement de l'énergie d'oscillation qui permet un meilleur amortissement de la suspension et qui exclut en outre l'usure des composants de l'organe d'étranglement. Un autre avantage de l'invention provient du fait que l'organe d'étranglement peut entre disposé sans grandes difficultés dans l'intervalle entre le soufflet et le réservoir supplémentaire, et qu'il peut y assurer sa fonction sans beaucoup de bruit.Du fait que l'énergie d'oscillation de l'air qui se déplace entre le soufflet et le réservoir complémentaire est rapidement transformée ou dissipée par l'organe d'étranglement précité, il est impossible que la caisse du véhicule ou les parties du véhicule entre lesquelles est disposée la suspension exécutent des oscillations qui s'amplifient par les réactions entre les deux parties du véhicule, I1 devient ainsi possible d'obtenir de bonnes caractéristiques de marche et, de plus, on peut se dispenser totalement des amortisseurs montés Jusqu'à présent à l'extérieur des soufflets de suspension pneuma tique et exposés, du fait qu'il s'agit d'organes mécaniques, à une usure permanente.Grâce à la suppression possible de ces amortisseurs mécaniques, il est en outre possible de mieux exploiter la place disponible sur un bogie et d'utiliser l'espace ainsi libéré pour le montage d'autres organes importants du bogie. Selon une autre caractéristique de l'inventif l'organe d'étranglement est composé de deux corps élastiques dont la course élastique est limitée et qui sont montés en opposition sur une cloison annulaire commune présentant des ouvertures pour le passage de l'air du soufflet au réservoir supplémentaire ou inversement. Selon un perfectionnement d'un tel mode de réalisation, les corps élastiques de l'organe d'étranglement sont constitués par des amortisseurs en caoutchouc. Du fait que les corps élastiques sont constitués par des corps en caoutchouc dont la course est limitée, il devient possible, avec des moyens simples, à la fois de réaliser l'organe d'étranglement, et d'assurer le maintien de sa section d'ouverture minimale.De plus, ltorgane d'étranglement comprenant des corps élastiques en caoutchouc a l'avantage que les corps élastiques eux-memes constituent les guides nécessaires pour l'écoulement de l'air, si bien qu'il n'est pas nécessaire de prévoir des guides particuliers tels que les cages connues ou des éléments analogues. I1 est également possible, dans le cadre de l'invention, de choisir des caractéristiques très souples pour les corps en caoutchouc, suivant les besoins, afin de créer ainsi un organe d'étranglement très sensible. cas ou la section d'ouverture minimale des points d'étranglement, c'est-à-dii'e, des corps élastiques aux ouvertures pour le passage de l'air dans le soufflet ou dans le réservoir supplémentaire ne suffit pas bout à fait, il est possible, suivant une autre caractéristique de linvention, de rendre cette section variable par la prévision d'autres éléments élast i ques aux ouvertures de passage, ces éléments agissant en opposition avec le point d'étranglement c'est-à-dire avec le corps élastique correspondant se trouvant à ltourerture en question Àu cas où la place disponible entre le soufflet de suspension pneumatique et le réservoir supplémentaire ne permettrait pas le montage d'un organe d'étranglement comprenant des corps élastiques disposés l'un derrière l'utre, l'organe d'étranglement peut entre constitué, selon une autre caractéristique de l'invention, par une membrane présentant des ouvertures pour le passage de l'air entre le soufflet et le réservoir supplémentaire ou inversement, cette membrane -i;;tant montée entre ces ouvertures, ainsi que par des organes d'étranglement coopérant avec lesdites ouvertures. Pour maintenir la section de passage minimale sur l'organe d'étranglement, le c8té de la membrane qui est tourné vers les ouvertures peut être pourvu de saillies de butée qui s'appliquent contre le bord de cette ouverture lorsque la membrane est fléchie vers l'ouverture correspondante. On donnera maintenant, uniquement à titre d'exemples, la description de plusieurs modes de réalisation de l'invention. On se réfèrera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure I est une coupe axiale d'un organe d'étranglement comprenant deux corps élastiques coniques dont la course est limitée par une butée, qui assurent une section de passage minimale, et qui sont fixes sur une cloison annulaire ; - la figure 2 est une coupe axiale d'un organe d'étranglement comprenant également deux corps élastiques dont la course est limitée par une butée, qui assurent une section de passage minimale, qui sont également montés sur une cloison annulaire, mais qui sont cylindriques ;; - la figure 3 est une coupe axiale d'un organe d'étranglement comprenant deux corps élastiques coniques montés sur une cloison annulaire, dont la course élastique est limitée, qui assurent une section de passage minimale et qui coopèrent chacun avec un élément élastique supplémentaire prévu dans la section de passage ; - la figure 4 est une coupe axiale d'un organe d'étranglement comprenant un corps élastique réalisé comme une membrane et assurant une section de passage minimale. L'organe d'étranglement suivant l'invention se compose essentiellement de deux points d'étranglement qui sont montés en série mais qui agissent en sens contraires, dont l'un agit sur une ouverture 4 d'un soufflet de suspension pneumatique 4 et-dont l'autre agit sur une ouverture 6 d'un réservoir supplémentaire 5. Les points d'étranglement 1, 2 qui assurent une ouverture de passage minimale, même dans leur position de fermeture extrême, sont constitués, dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, par deux corps élastiques 8, 9 montés en opposition sur une cloison annulaire 7, réalisés chacun comme un cône et munis d'un élément de limitation 10 de la course élastique.Les extrémités des corps élastiques 8, 9 qui sont dirigées vers les ouvertures 4, 6 présentent, dans le but d'une fermeture uniforme, une plaquette métallique 11, 12 qui se déplace toujours parallèlement au plan de l'ouverture 4 ou 6 lors de l'actionnement de l'organe d'étranglement. L'organe d'étranglement ainsi constitué permet de faire varier le débit de la masse d'air qui oscille entre le soufflet 3 et le réservoir supplémentaire 5 pendant.les mouvements de la suspension du véhicule. En raison du changement du débit de l'air traversant le tube de liaison 13S recevant l'or- gane d'étranglement, entre le soufflet 3 et le réservoir supplémentaire 5, l'énergie cinétique de la masse d'air est amortie, c'est-à-dire, partiellement transformée et dissipée.Pour obtenir avec certitude la dissipation de cette énergie cinétique, les points d'étranglement 1, 2, plus précisément les corps élastiques 8, 9 fixés sur la cloison annulaire 7, agissant en sens contraires par rapport au sens de l'écoulement des masses d'air, autrement dit, le point d'étranglement 1 ou 2 qu'un courant d'air rencontre en premier est ouvert davantage que le point d'étranglement 2 ou 1 qui se trouveen aval, dans la zone de l'ouverture de sortie de ce courant d'air. Grâce à cette particularité, l'énergie d'oscillation est transformée en partie sur le premier point d'étranglement, 1 ou 2, tandis qu'une plus grande partie de cette énergie est transformée sur le second point d'étranglement, 2 ou 1.Les différentes sections d'ouverture des points d'étranglement 1, 2 de l'organe d'étranglement sont donc déterminantes pour le degré de transformation de l'énergie d'oscillation. Pour que l'air s'écoulant de l'ouverture 4 du soufflet 3 vers l'ouverture 6 du réservoir supplémentaire 5 puisse traverser le tùbe de liaison 13, la cloison annulaire 7 présente plusieurs ouvertures 1 ; ces ouvertures peuvent avoir un diamètre relativement faible afin de créer ainsi une limitation supplémentaire de l'écoulement de l'air. La tige 10 pour la limitation de la course élastique des corps 8 et 9 maintient avec certitude la section de passage minimale des points d'étranglement 1, 2, de sorte qu'unie fermeture complète de l'ouverture 4 ou 6 par l'organe d'étranglement n'est possible pendant aucune phase du fonctionnement. Les corps élastiques a, 9 fixés sur la cloison annulaire 7 sont de préférence constitués par des amortisseurs en caoutchouc dont les bases sont fixées sur la cloison annulaire et dont les sommets sont fixés aux plaquettes 11, 12 des points d'étranglement 1, 2. L'organe d'étranglement représenté sur la figure 2 ne se distingue de celui de la figure 1 que par sa construction ; les corps élastiques coniques 8, 9 sont remplacés par des corps élastiques cylindriques 15, 16, constitués par des amortisseurs en caoutchouc qui sont en outre entourés chacun par une bague métallique 17 ou 18. Les bords des bagues 17, 18 font saillie sur les tiges 10 pour limiter la course des corps élastiques 15, 16 sur le côté tourné vers l'ouverture 4 ou 6, et ils définissent à ces endroits les points d'étranglement 1, 2 proprement dits. Comme dans l'exemple représenté sur la figure 1, les tiges 10 de limitation de la course élastique sont également fixées sur la cloison annulaire commune 7 qui est disposée dans un tube de liaison 13 entre ltouverture 4 du soufflet de suspension pneumatique 3 et l'ouverture du réservoir supplémentaire. L'exemple représenté sur la figure 3 illustre un perfeetionnement des exemples de réalisation décrits ci-dessus et notamment de celui de la figure 1 ; essentiellement, il ne se distingue de ce dernier que par le fait qu'un élément élastique supplémentaire 19, 20 est prévu à l'ouverture 4, 6 du soufflet 3 et du réservoir supplémentaire 5, dans la zone des points d'étranglement 1, 2. Chaque élément élastique prévu au bord de l'ouverture 4 ou 6 se compose essentiellement d'un corps élastique en caoutchouc et d'une rondelle métallique 21 ou 22 qui est fixée sur le corps en caoutchouc correspondant. Les éléments élastiques 19 ou 20 sont prévus à l'intérieur de l'organe d'étranglement, c'est-à-dire dans le tube de liaison 13, où leurs faces extrêmes libres sont tournées vers les corps élastiques proprement dits 23, 24 qui sont fixés sur la cloison annulaire 7. Les éléments élastiques 19, 20, prévus au bord des ouvertures 4 et 6, agissent d'une façon analogue aux corps élastiques 23, 24 qui sont fixés sur la cloison annulaire 7, et ils agissent également en sens contraires, dans les deux ouvertures. I1 devient ainsi possible de régler également par la pression le second point d'étranglement, situé en aval du premier.Grâce à la présence de ces éléments élastiques supplémentaires 19, 20, les points d'étranglement 1, 2 sont ouverts de manière différente, ctest-à-dire, les sections de passage minimales aux points d'étranglement sont modifiées par ces éléments élastiques supplémentaires. Lorsque la place disponible sur le veniculc ou entre le soufflet 3 et le réservoir supplémentaire 5 ne permet pas le montage des organes d'étranglement qui viennent d'être décrits, ils peuvent également être réalisés comme des membranes 25 qui sont montées comme un anneau dans le tube de liaison 13 figure 4). sfin de maintenir avec certitude la section ae passage minimale à l'ouverture 4 du soufflet 3 et à l'ouverture 6 du réservoir supplémentaire 5, la membrane 25 correspondante peut être pourvue de saillies 26 servant de butée sur le c8té tourné vers ltouverture, ces saillies venant s'appliquer contre le bord de l'ouverture au moment du fléchissement de la membrane.Pour que les masses d'air puissent s'écouler de l'ouverture 4 vers l'ouverture 6 ou inversement, la membrane 25 présente en outre des ouvertures 27 qui, comme dans l'exemple représenté sur la figure 1, assurent également un certain étranglement du flux d'air. L'exemple de réalisation représenté sur la figure 4 permet également d'obtenir des sections de passage différentes aux points d'étranglement 1, 2, du fait que le point d'étranglement que le courant d'air rencontre en premier libère la plus grande section de passage, tandis que le point d'étranglement situé en aval libère une section de passage plus petite.Afin de pouvoir supprimer éventuellement les saillies 26 servant de butée, la course élastique de la membrane 25 peut être choisie de telle manière qu'elle se trouve à une faible distance de l'ouverture 4 ou 6 lorsqu'elle est fléchie au maximum. Cela présente l'avantage, comparativement à une membrane 25 portant des saillies 26, qu'un tel organe dé-rangisment fonctionne sans aucun bruit et ne produit mEme pas de battements lorsque les membranes sont fléchies au maximum L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits. Elle peut entre appliquée, d'une manière aussi avantageuse, pour de nombreux processus d'amour tissement où des masses d'air oscillent entre deux ouvertures et ou il est souhaitable d'amortir ou de dissiper l'énergie d'oscillation de ces masses d'air. R E V E N D I C h T I O N s 1. Suspension pneumatique pour véhicules, notamment pour véhicules ferroviaires, comprenant des soufflets de suspension pneumatioue prévus entre la partie non suspendue et la partie suspendue du véhicule et un volume supplémentaire communiquant avec chaque soufflet et augmentant son volume d'air, ainsi qu'un organe d'étranglement, servant à l'amortissement de 11 énergie d'oscillation des masses d'air élastiques, disposé dans une liaison entre le soufflet et le volume supplémentaire, caractérisée en ce que l'organe d'étranglement comprend au moins deux points d'étranglement montés en série mais agissant en sens contraires, qui présentent une section d'ouverture minimale, dont l'un coopère.avec une ouverture du soufflet et dont l'autre coopère avec une ouverture du réservoir supplémentaire, les organes d'étranglement agissant de telle manière que, dans le sens de l'écoulement de l'air, le premier point d'éti'ariglemant libère une section de passage relativement gronde tandis que le point d'é- tranglement se trouvant en aval libère seulement la section de passage minimal. 2. Suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe d'étranglement est composé de deux corps élastiques dont la course élastique est limitée et qui sont montés en opposition sur une cloison annulaire commune -présentant des ouvertures pour le passage de l'air du soufflet au réservoir supplémentaire ou inversement. 3. Suspension pneumatique selon la revendication 2, caractérisée en ce que les corps élastiques de l'organe d'étranglement sont constitués par des amortisseurs en caoutchouc. 4. Suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe d'étranglement peut entre constitué par une membrane présentant des ouvertures pour le passage de l'air entre le soufflet et le réservoir supplémentaire ou inversement, cette membrane étant montée entre ces ouvertures, ainsi que par des points d'étranglement agissant sur lesdites ouvertures. 5. Suspension pneumatique selon la revendication 4, caractérisée en ce que la membrane est montée à la façon d'un anneau dans un corps creux entre les ouvertures. 6. Suspension pneumatique selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que les points d'étranglement de la membrane sont munis de boutons dirigés vers les ouvertures et servant à la limitation de la course. 7. Suspension pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, en position de repos de l'organe d'étranglement, les points d'étranglement sont disposés symétriquement par rapport à un plan transversal situé au milieu entre les ouvertures. 8. Suspension pneumatique selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les corps élastiques de l'organe d'étranglement sont précontraints de manière qu'une section de passage minimale soit assurée. 9. Suspension pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les points d'étranglement pour les passages de l'air sont constitués, d'une part, par le corps élastique et, d'autre part, par le bord rigide de l'ouverture du corps de liaison. 10. Suspension pneumatique selon la revendication 9, caractérisée en ce que le bord de chaque ouverture porte également un élément élastique, mais dont la caractéristique élastique est plus dure que celle des corps élastiques.