Brevet FR2216482A1 — publié le 19740830

La présente invention concerne un dispositif qui est monté sur un ressort pneumatique entre un premier et un second éléments suspendus l'un par rapport à l'autre au moyen de ressorts pneunatiques. Il existe de nombreuses constructions dans lesquelles il se produit un mouvement latéral transversal entre deux éléments suspendus l'un par rapport à l'autre, par exemple entre la carrosserie et le châssis d'un wagon de chemin de fer. Dans ces conditions, le fait d'utiliser des ressorts pneumatiques signifie qu'un certain mouvement latéral entre les points de fixation des ressorts est absorbé dans te ressort pneumatique luimeAme. Les formes de construction jusqu'ici connues ne sont pas satisfaisantes compte tenu des exigences imposées actuellement à des ressorts pneumatiques utilisés à cette fin et concernant les tolérances de mouvement en direction axiale et en direction horizontale. Une application dans laquelle ces exigences sont imposées à l'heure actuelle à des ressorts pneumatiques réside dans ce que l'on appelle les inclinaisons en courbe des trains ultrarapides. Cela signifie qu'on utilise des ressorts pneumatiques pour obtenir l'inclinaison latérale de la carrosserie par rapport au châssis, de manière à compenser la sollicitation par des forces latérales à laquelle est soumis le passager lorsque le train passe une courbe. Cette force, c'est-à-dire l'accélération latérale, ne doit pas dépasser 0,04 g à ltheure actuelle, d'après les normes édictées. Pour un talutage maximal à 150 mm des rails de chenin de fer, on obtient 0,C4 g avec un rayon de courbure de 530 m et une vitesse de 100 km/h. Cette vitesse peut être augmentée considérablement sans que la force en question dépasse 0,04 g lorsque la carrosserie peut être montée de sorte quelle puisse présenter une inclinaison supérieure à ce que l'on peut obtenir par un talutage des courbes. Dans ces conditions, l'accroissement de vitesse dépend directement de l'inclinaison de la carrosserie. Lorsque le train sort d'une section de voie rectiligne et s'engage dans une section an courbe, un système à pendule détec te- I'accéliration latérale. Ce système à pendule contrôle l'inclinaison dela carrosserie ar rapport au châssis de sorte que la déviation du système a pdle par rapport à la carrosserie soit nulle, ce qui signifie que les passagers ne ressentent aucune accélération latérale, c'est-à-dire que celle-ci peut s'élever jusqu au maximum mentionne de Ci,G4 g. Si l'on prend en considération les exigences imposées au sujet du confort des passagers, on peut accroître jusqu'à 35 , la vitesse dans une courbe avec lesdites inclinaisons de courbe, sans qu'il soit nécessaire de modifier les rails de la voie ferrée. Cela signifie que la vitesse moyenne sera augmentée et que la durée totale du parcours sera réduite sans modifica- tion de la vitesse maximale du train. Ja durée du parcours est considérablement réduite sur des rails où il existe de nombreuses ccu-Ues. Pour parvenir à l'incl naison de courbe mentionnée, des exigences sévères sont imposées aux ressorts pneumatiques. En premier lieu, il faut une possibilité de mouvement important en direction verticale, c'est-à-dire une grande longueur de course du ressort; il est-nécessaire de prévoir, en deuxiène- lieu, un contrôle du mouvement vertical et, en troisième lieu, une constante d'élasticité latérale réglable à volonté pour les ressorts pneumatiques au niveau de leur élément de fixation. Au moyen d'un dispositif selon la présente invention, les exigences relatives aux tolérances de mouvement nécessaires sont satisfaites et il est fourni la possibilité de régler la constante d'élasticité latérale voulue dans le cas d'un ressort pneumatique. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un premier organe de commande qui est monté sur le premier élément suspendu par l'intermédiaire d'un premier élément élastique et qui est dirigé vers le second élément suspendu, un second organe de commande qui est monté.sur le second élément suspendu avec interposition d'un second élément élastique et qui est dirigé vers le premier élément suspendu, et en ce que le premier orga e de commande est agencé de telle sorte que caque fois que les ressorts pneumatiques sont sollicités, il pénètre a l'intérieur du. second organe de commande. Ce dispositif sera décrit de façon plus détaillée en référence aux dessins ci-joints. Les figures 1 et 2 représentent un systè:e ccnnu de ressort pneumatique dans deux cas différents dc charge. Les figures 3, 4 et 5 représentent un dispositif selon l'invention dans la position qu'il occupe dans trois cas différents de charge dans le cas du système connu de suspension -selon les figures 1 et 2. Les figures 6 et 7 représentent un utre système possible de ressort pneumatique qui contient un dispositif selon 1 'invention. Les figures 1 et 2 illustrent un système connu de suspension pneumatique, la figure 1 représentant une unité de sus pension à points de fixation directement superposés et la figure 2 représentant ces points décalés latéralement l'un par rapport à l'autre. Par 1 et 2 sont désignés deux éléments suspendus l'un par rapport à l'autre, par exemple une carrosserie et un châssis.Entre ces éléments I et 2 est monté un ressort pneumatique 3 qui se compose de deux cylindres-4 et 5 emplis d'air qui sont raccordés de manière étanche aux gaz au moyen d'une membrane élastique 6, ainsi que de deux élé- ment s élastiques 7 et 8 qui sont disposés respectivement entre le cylindre extérieur 4 et l'élément I et entre le cylindre intérieur 5 et l'élement 2. En cas de déplacement latéral des éléments 1 et 2 l'un par rapport à l'autre, selon ce qui est représenté sur la figure 2, les cylindres 4-et 5 pivotent de l'angle i et & respectivenent par rapport à une verticale. Dans ces conditions, la grandeui des angles dépend de la résistance à la déformation des éléments élastiques 7 et 8. Le pivotement des cylindres 4 et 5 augmente donc de la valeur x+y le déplacement latéral possible entre les éléments 1 et 2. toutefois, le système de suspension représenté sur les figures 1 et 2 ne possède pas de tolérances de mouvement suffisantes et présente un risque d'usure indésirable. En cas d'écartement maximal des éléments 1 et 2 en direction axiale, la tolérance à l'effort dans la direction horizontale décroît dans une mesure inquiétante et > dans ces conditions, la membrane 6 est dégagée de manière à être facilement exposée à des influences directes. En cas d'effort latéral intense, lorsque les cylindres 4 et 5 se trouvent llun par rapport à l'autre dans une position d'insertion mutuelle telle qu'ils se recou vrent, il n'y a rien qui puisse s'opposer à un contact mécanique direct entre eux, d'où il résult-e-une usure et la membrane 6 est exposée > un effort de pincement et à une détérioration. Ces inconvénients sont entièrement éliminés avec un dispositif selon l'invention. Les figures 3; 4 et 5 montrent comment un dispositif selon l'invention se comporte dans trois cas différents de charge, au niveau d'un système de suspension pneumatique selon les figures 1 et 2. Dans le cylindre extérieur 4 est monté un boulon de guidage 9 fixé en position centrale. Une douille de coulissement 10, proportionnée et prévue pour le boulon de guidage 9, est montée dans le cylindre intérieur 5. Du fait de l'insertion du boulon de guidage 9 et de la douille de coulissement 10 prévue à cet effet, les cylindres 4 et 5 sont forcés de pivoter autour des éléments élastiques 7 et 8 respectivement en cas de déplacement latéral entre les éléments 1 et 2 et, dans ces conditio LS, la distance à. angle droit entre les deux cylindres 4 et 5 reste la même dans toutes les conditions de charge, si bien qu'il ne peut pas se produire un déplacement latéral tel qu'illustré sur la fig.2. Une sollicitation et une usure de la membrane 6 ou des cylindres 4 et 5.par suite d'un contact mécanique entre les cylindres 4 et 5 ne peuvent donc pas se produire. En outre, le cylindre extérieur 4 a une étendue telle que la membrane 6 est toujours protégée contre les sollicitations latérales directes, quelle que soit la position relative des cylindres 4 et 5. La membrane 6 a ses points de fixation situés de préférence au niveau des flèches de repère de la figure 5, pour accroitre dans toute la nesure du possible les tolérances de mouvement pour le dispositif en direction verticale. Dans l'élément 2 équipé de'la douille 10 est formé un renfoncement 11, ce qui permet de donner à la douille 10 la longueur nécessaire pour l'application voulue, la tolérance de mouvement du dispositif en direction axiale s'en trouvant encore accrue. Une longueur appropriée-de la douille 10 co-- respond au triple de la "longueur de ccurse" du boulon de, guidage 9. Du fait du volume d'air inclus entre le boulon de guidage 9 et le fond de la douille 10, on obtient un amortissement axial du mouvement entre les éléments 1 et 2. Le mieux est que la douille 1C ou le boulon de guidage 9 soit uni de souoapes d'étranglement pour ce volume d'air, ce qui permet d'obtenir une fonction d'amortissement voulue. Dans l'exemple de réalisation ci-dessus considéré, le boulon de guidage est opportunément fabriqué en acier et la douille précitée a de préférence une surface intérieure revê- tue de téflon. Un dispositif selon l'invention augmente considérablement la durée de vie des ressorts pneumatiques connus et leur aptitude à absorber des mouvements axiaux et horizontaux, tout en leur donnant une constante d'élasticité latérale voulue. Sur la figure 6 est représenté un autre exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Gn- retrouve ici la forme de réalisation déjà connue, représentée sur les fi gures 1 et 2, dans laquelle deux cylindres emplis d'air, en l'occurrence 22 et 24 sont raccordés de manière étanche aux gaz au moyen d'une membrane élastique, à savoir 26.Dans cés conditions, le dispositif selon l'invention se compose du cylindre extérieur 22 qui correspond ici au boulon de guidage 9 des figures 3 et 4 et 5 d'un cylindre additionnel 23 qui est raccordé à l'élément suspendu inférieur 2 par l'intermédiaire du me me élément élastique 28 que le cylindre intérieur 24 et se trouve à l'extérieur du cylindre 22; ce cylindre correspond à la douille 10 des figures 3, 4 et 5 et le cylindre 22 y coulisse intérieurement. Les cylindres 23 et 24 sont raccordés l'un à l'autre par un dispositif de fixation 'annulaire 25. Pour limiter le mouvement entre les cylindres 22 et 23, afin qu'ils s'étendent toujours l'un dans l'autre, des butées mécaniques 30 et 30' sont montées respectivement sur les cylindres 22 et 23. Sur les éléments suspendus 1 et 2 sont disposées des surfaces de fixation 32 en forme de cupule, sur lesquelles sont montés les éléments élastiques 27 et 28. Dans ces conditions, les élfBents élastiques 27 et 28 sont arqués, par exemple comme le montre la figure, pour fournir la possibilité d'ure meilleure mobilité en direction latérale et pour réduire la charge, sur ces éléments. Afin d'adapter les cylindres 22, 23 et 24 à ces éléments 27.et ;8 et pour obtenir une bonne étanchéité, les cylindres reposent sur des éleicentsa'appui 29 due fortune correspondante. Pour le raccordement à une source d'air de la chambre étanche aux gaz qui est délimitée par les cylindres 22 et 23 ainsi que par la membrane 26, des passages 31 sont prati quks alternativement à partir des éléments à suspendre 1 et 2 et à travers les éléments 27 et 29 ou, respectivement 28 et 29. Un seul passage est suffisant pour la fonction voulue du ressort pneumatique. En position centrale dans le cylindre intérieur 24 est disposé un pilier conique 33 qui a pour role d'éviter que, lorsque la chambre étanche aux gaz du ressort pneumatique est évacuée, l'élément 29 entre en contact avec la membrane 26 qui repose alors sur le cylindre 24. Le choix entre les formes de réalisation illustrées respectivement par les figures 3, 4 et 5 et la figure 6 dépend de la hauteur disponible pour le montage entre carrosserie et châssis, ainsi que de l'intensité escomptée des forces latérales. Le dispositif convient aussi pour des ressorts pneumatiques sans constante d'élasticité latérale, mais avec large possibilité de mouvement latéral. A cet égard, la figure 7 illustre un exemple dans lequel un dispositif selon l'invention est prévu pour un ressort pneumatique en forme de soufflet. Le système à ressort se compose d'un soufflet élastique 14 qui est disposé entre deux éléments 12 et 13 suspendus l'un par rapport-à l'autre, des éléments élastiques 15 et 16 étant prévus pour les éléments 12 et 13 aux points de fixation du soufflet. En ce qui concerne l'un des éléments élastiques (15) il est prévu un boulon de guidage 17 et, en ce qui concerne l'autre élément élastique (16), une douille de coulissement 18 adaptée au boulon de guidage. Un renfoncement 19, prévu pour le mouvement de la douille 18, est pratiqué dans l'élér.;ent 13 muni de la douille 18. Le boulon de guidage 17 et la douille 18 sont fixés aux éléments élastiques 15 et 16 respectivement au moyen de rondelles de fixation 20, 21 disposes à anble droit. Une autre possibilité consiste à limiter les couve;ents latéraux d'un système à ressort pneumatique avec un dispositif extérieur, auquel cas la forme du boulon de guidage selon l'invention peut être choisie à volonté et l'cn peut ainsi rolonTr la duroe de vie du boulon Cie uidae. Une paire de ressorts pneumatiques selon l'invention, travaillant en parallèle, est montée de préférence entre la carrosserie et un châssis, de chaque côté du centre de la carrosserie. Lorsque la carrosserie va s 'engager dans la courbe, de l'air est envoyé sous pression dans les ressorts pneumatiques du côté de la carrosserie qui doit être soulevé et de -l'air est évacué des ressorts pneunatiques qui se trouvent du coté opposé de la carrosserie. Tous les ressorts reprennent leur position normale lorsque-la quantité d'air qu'ils contiennent est egale. Le dispositif selon l'invention n'est pas limité à certaines formes de réalisation et il va de soi que des modifications peuvent y être apportées dans le cadre des revendications ci-annexées. -:- VENDICUDIOisS -:- 1 - Dispositif monté sur un ressort pneumatique monté entre un premier et un second éléments suspendus l'un par rapport à l'autre au moyen de ressorts pneumatiques, caractérisé en ce qu'il comprend. un premier organe de commande qui est monté sur le premier élément suspendu- par l'intermédiai- re d'un premier élément élastique et qui est dirigé vers le second élément suspendu, un second organe de commande qui est monté sur le second élément suspendu avec interposition d'un second élément élastique et qui est dirigé vers le premier élément suspendu, et en ce que le premier organeoe commande est agencé de telle sorte que chaque fois que les ressorts pneumatiques sont sollicités, il pénètre à l'intérieur du second organe de commande. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier organe de -commande est constitué par un premier cylindre et le second organe de commande est constitué par un second-cylindre raccordé de manière étanche au premier cylindre. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits cylindres comportent, sur leurs surfaces dirigées l'une vers l'autre, des butées mécaniques qui limitent les mouvements relatifs verticaux. 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une chambre étanche aux gaz est délimitée dans le ressort pneumatique par ledit premier cylindre, par un troisième cylindre disposé-dans le deuxième cylindre et orienté dans la même direction que celui-ci, et par une membrane disposée entre le premier et le troisième cylindres. 5 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il contient un organe qui porte contre le premier élément à suspendre lorsque le ressort pneumatique se trouve dans lrétat évacué. 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractéri sé en ce qu'il est formé, dans l'un desdits éléments élastiques, un passage qui est destiné à un fluide de pression prévu pour le ressort pneumatique. 7 - Dispositif selon la revenllcation 1, caractéri 55 en ce que ledit Jlcmerit élastique est consti-tué par des éléments de caoutchouc qui sont montés sur des surélévations de l'élément suspendu correspondant. 8 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier organe de ccaaande est constitué par un boulon de guidage et Autre organe de commande est consti- tué par un quatrième cylindre qui est en contact étanche avec le boulon de guidage. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le quatrième cylindre est disposé dans un trou qui traverse de part en part le second élément élastique; 10 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un renfcncement destiné au quatrième cylindre-est prévu dans le second élément suspendu.