Brevet FR2462320A1 — publié le 19810213

1. Un véhicule ferroviaire comporte une suspension primaire et une suspension secondaire. On entend par suspen- sion primaire, la suspension disposée entre les boîtes d'essieux et le châssis de boggie. On entend par suspension secondaire la suspension, constituée, par exemple, de ressorts pneumatiques ou mécaniques, disposée entre une traverse de charge faisant partie du boggie et la caisse du véhicule. L'invention a trait à une suspension primaire. De telles suspensions primaires peuvent prendre de nombreuses formes différentes comprenant généralement des ressorts métalliques montés sur des dispositifs de glisse- ment. Certaines suspensions primaires dites "douces" compor- tent des ressorts disposés aux deux extrémités et des organes de guidage des mouvements verticaux des boites d'essieux. Des absorbeurs de chocs ou d'autres dispositifs d'amortissement peuvent être utilisés avec de tels systèmes. L'invention concerne une suspension primaire perfectionnée pour véhicule ferroviaire, et notamment une suspension primaire douce perfectionnée destinée à un véhicule ferroviaire et minimisant les vibrations et les bruits latéraux, ainsi que les détériorations apportées à la voie. La suspension primaire selon l'invention ne nécessite pas de ressorts métalliques de butée de fin de course ni de dispositifs de glissement. L'invention concerne donc un véhicule ferro- viaire comportant un boggie dont un longeron est destiné à recevoir un essieu monté. Une suspension primaire, disposée entre l'essieu et le longeron, comporte des éléments flexibles qui entourent à distance l'essieu monté et qui sont supportés à l'intérieur du longeron. Une structure circulaire supporte l'essieu et comprend une partie qui s'éloigne radialement de l'axe de l'essieu pour aboutir au centre des éléments flexibles et qui est reliée à deux surfaces radiales et espacées de ces éléments flexibles. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: 2. - la figure 1 est une élévation d'un boggie destiné à supporter un véhicule ferroviaire et du type pouvant utiliser la suspension primaire selon l'invention; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1, montrant la suspension primaire à l'état non fléchi; - la figure 3 est une coupe partielle suivant la ligne 2-2 de la figure 1, montrant la suspension primaire en flexion; - la figure 4 est une coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la figure 1, montrant la suspension primaire en flexion; - la figure 5 est une coupe partielle suivant la ligne 5-5 de la figure 1, montrant la suspension primaire en flexion; et - la figure 6 est une coupe partielle suivant la ligne 6-6 de la figure 1, montrant la suspension primaire en flexion. La figure 1 représente un boggie 10 d'un type auquel la suspension primaire selon l'invention peut être appliquée. Ce boggie 10 est de conception sensiblement classique et il comporte deux essieux montés 12 et 14 fixés à des longerons convenables tels que le longeron 16. Une traverse de charge 18, supportée par les longerons, porte un ressort pneumatique 20. Une barre anti-roulis 22, disposée transversalement au véhicule, comporte une biellette 24 qui est reliée à des supports 26 montés sur la traverse de charge. Un stabilisateur 28 est monté entre la traverse de charge et l'essieu monté. Toutes les pièces indiquées jusqu'à présent entrent dans la constitution de nombreux boggies classiques conçus pour supporter des caisses de véhicules ferroviaires. En ce qui concerne les autres figures, les figures 2 et 3 sont identiques, sauf que la figure 2 montre la suspension primaire à l'état non fléchi ou libre de toute charge, alors que la figure 3 montre cette même suspension primaire lorsqu'une charge lui est appliquée et que ladite suspension est en flexion, la figure 3 montrant également 3. plus en détail l'ensemble à boîte d'essieu. Un axe 30 d'essieu est fixé à une roue 12 pour former un essieu monté. Une suspension primaire 32 est disposée entre le longeron 16 et la boîte d'essieu. Comme représenté sur la figure 2, l'essieu 30 tourne dans des paliers 34 de boîte. Ces paliers 34 comportent des rouleaux qui roulent sur des bagues inté- rieures 36 et une bague extérieure 38. La boîte, qui comprend les rouleaux 34 et les bagues 36 et 38, est maintenue par un support 40. L'ensemble à boîte et essieu décrit jusqu'à présent est classique et est utilisé dans de nombreux types classiques de boggies. La suspension primaire comprend un support 42 de palier qui présente une surface intérieure 44 entourant la boîte d'essieu et une partie 46 qui fait saillie radialement vers l'extérieur. Un anneau 48 de forme convenable et un anneau flexible 50 sont disposés autour de la boîte d'essieu, entre cette dernière et le support 42. La suspension primaire comprend également des éléments flexibles comportant deux anneaux flexibles 52 et 54 qui présentent des surfaces 56 et 58 de centrage qui sont fixées à la partie 46 du support 42. Les surfaces extérieures et 62 sont reliées à des supports 64 et 66, respecti- vement, eux-mêmes fixés au longeron 16. La figure 2 représente la suspension primaire, en particulier les anneaux 52 et 54, à l'état non fléchi. Comme représenté, les diamètres extérieur et intérieur de ces anneaux sont asymétriques, afin d'accroître la flexibilité entre la caisse du véhicule et les boîtes d'essieux. Dans ces conditions, aucune charge n'est appliquée à la suspension. La partie supérieure des anneaux 52 et 54 est plus large que leur partie inférieure. En d'autres termes, les circonfé- rences extérieures des anneaux 52 et 54 ne sont pas concen- triques à leurs ouvertures centrales ou à l'axe de l'essieu. Les dimensions radiales des anneaux 52 et 54 diminuent progressivement sur le pourtour de l'essieu 30, du dessus vers le dessous de cet essieu 30. La partie 46 en saillie du support 42 présente une dimension qui correspond à celle des surfaces intérieures des anneaux 52 et 54, cette partie étant 4. de la même manière non concentrique par rapport à l'axe de l'essieu. A l'état non fléchi, les parties supérieure et inférieure des surfaces intérieures 68 et 70 forment un certain angle vers l'intérieur et vers l'axe de l'essieu 30. Les parties inférieures des surfaces extérieures 71 et 72 présentent des zones angulaires qui s'étendent dans une direction angulaire vers la partie extrême 46 du support 42, et des parties planes, comme représenté. Les parties supé- rieures des surfaces extérieures 71 et 72 sont effilées vers le haut, c'est-à-dire dans une direction s'éloignant de l'axe de l'essieu 30. Lorsque la suspension primaire est en charge, les anneaux 52 et 54 fléchissent comme montré sur la figure 3. Ces anneaux 52 et 54 fléchissent vers le bas de manière que les surfaces intérieures 68 et 70 des parties inférieures s'aplatissent, et que les surfaces intérieures 68 et 70 des parties supérieures fléchissent vers l'intérieur et vers le bas en formant un certain angle vers la partie 46 du support 42. Simultanément, les parties inférieures des surfaces 71 fléchissent en deux angles effilés alors que les parties supérieures sont partiellement aplaties et partiellement angulaires, comme montré. Pendant la flexion, l'essieu 30 et sa boite associée se déplacent vers le bas et poussent vers le bas le support 42 de boîte. Il en résulte une flexion des anneaux 52 et 54 de la manière représentée. Les figures 4, 5 et 6 montrent les diverses posi- tions prises par les anneaux flexibles 50, 52 et 54 autour de l'essieu lorsque la suspension est en flexion. Comme représenté sur la figure 5, deux axes 73 d'alignement sont placés sur les deux côtés de l'essieu, un seul axe étant représenté. Cet axe 73 d'alignement traverse le support 42 de boîte, l'anneau flexible 50 et l'anneau 48 et il pénètre dans une ouverture du support 40 de boîte. Ces axes d'alignement, disposés de part et d'autre des anneaux 52 et 54, constituent un dispositif latéral de sécurité et main- tiennent les anneaux en position. La partie 46 en saillie, qui avance centralement dans les éléments flexibles consti- tués par les anneaux 52 et 54, confère une caractéristique de guidage automatique à la suspension. 5. Le caoutchouc ou toute autre matière flexible constituant les anneaux 52 et 54 assure toutes les fonctions nécessaires de la suspension et, par conséquent, évite l'uti- lisation d'éléments de glissement ou de frottement aux articulations. La partie 46 en saillie étant symétrique par rapport au centre des éléments flexibles, les anneaux 52 et 54 présentent une double surface de caoutchouc ou de matière flexible. En doublant la surface de contact du caoutchouc, il est possible d'atténuer les efforts de travail, de diminuer la raideur et, par conséquent, d'obtenir une suspension primaire plus douce en pratique. Il convient de noter que la charge de la caisse du véhicule est appliquée à la suspension primaire dans la partie centrale des boites. Cependant, la charge est reçue à l'extérieur de l'élément de liaison ou élément de support des boîtes. L'anneau flexible 50 assure le rappel en rotation ou en alignement automatique de la suspension. Les deux anneaux 52 et 54 de caoutchouc constituent des organes de cisaillement disposés sur les deux côtés. Ceci conduit à la transmission des charges aux éléments de support 64 et 66, montés sur le longeron 16, à l'intérieur et à l'extérieur de la suspension primaire. Le système décrit constitue principalement une suspension verticale. Dans un tel système, on utilise des raideurs de ressort relativement élevées pour les mouvements latéraux et longitudinaux. Le système représenté assure un maintien très rigide de l'essieu monté, aussi bien longitudi- nalement que latéralement, tout en constituant une suspension très souple dans la direction verticale. Dans de nombreux systèmes normalisés, le véhicule peut avoir une flexion statique d'environ 2,5 mm. Ceci correspond à une flexion de 2,5 mm sous le poids du véhicule, bien qu'il soit possible de considérer que, si la pression de l'essieu correspond à une charge d'environ 5900 kg, une flexion de 2,5 mm correspond à 150 cm.T. Dans la suspension primaire présentée, il est possible d'atteindre environ 30 cm.T. Simultanément, les raideurs dans les directions latérale et longitudinale restent élevées. 6. La qualité particulière du caoutchouc utilisé affecte évidemment la raideur. Dans une forme préférée de réalisation, on utilise un caoutchouc ayant une dureté au duromètre de 50 %. Cependant, il est également possible d'utiliser des caoutchoucs ayant des duretés, mesurées au duromètre, de 45%, de 50 %, de 55 % et de 60 %, et ainsi de suite jusqu'à 90 %, selon la force et le type de flexion demandés. Les anneaux 52 et 54 sont représentés sous la forme d'anneaux séparés. Cependant, il est possible que les surfaces extrêmes extérieures des anneaux soient boulonnées l'une à l'autre. Il est également possible que les anneaux 52 et 54 soient réalisés d'une seule pièce ayant sensiblement la forme d'un fer à cheval, pour présenter sensiblement le même type de comportement que celui décrit. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la suspension décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. 7. REVENDICATIONS 1. - Suspension primaire destinée à un véhicule ferroviaire comportant un boggie (10) qui comprend un longeron (16) de châssis destiné à recevoir un essieu (30) monté de manière à pouvoir tourner sur des paliers (34) de boîte d'essieu, la suspension primaire, qui est disposée entre la boite d'essieu et le longeron, étant caractérisée en ce qu'elle comporte des éléments flexibles (52, 54) qui entourent à distance la boite d'essieu et qui présentent deux surfaces espacées (56, 58) partant radialement de l'axe de l'essieu, des organes (64, 66) de fixation des éléments flexibles au longeron, une structure (42) de support destinée à supporter l'essieu et la boîte et comprenant une partie (46) qui fait saillie radialement vers l'extérieur de l'axe de l'essieu pour pénétrer dans le centre des éléments flexi- bles et pour être fixée auxdites deux surfaces espacées (56, 58). 2. - Suspension primaire selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que les éléments flexibles comprennent deux anneaux flexibles espacés (52, 54). 3. - Suspension primaire selon la revendica- tion 2, caractérisée en ce que les anneaux flexibles sont fixés entre le longeron et la structure de support et sont disposés de manière à pouvoir fléchir librement dans la direction verticale. 4. - Suspension primaire selon la revendica- tion 3, caractérisée en ce que les anneaux flexibles ont sensiblement la même épaisseur. 5. - Suspension primaire selon la revendica- tion 4, caractérisée en ce que les diamètres intérieurs et extérieurs des anneaux flexibles sont asymétriques par rapport à l'axe de l'essieu afin que les anneaux flexibles soient plus larges dans la zone située audessus de l'essieu que dans celle située au-dessous de l'essieu. 6. - Suspension primaire selon la revendica- tion 5, caractérisée en ce qu'elle comporte deux axes (73) d'alignement qui pénètrent dans la structure de support afin de maintenir les anneaux flexibles en position. 8. 7. - Suspension primaire selon la revendica- tion 6, caractérisée en ce que la structure de support comprend une partie principale (44) qui entoure l'essieu et la boîte d'essieu et avec laquelle la partie (46) est réalisée d'une seule pièce, cette partie (46) s'étendant autour de la partie principale (441. 8. - Suspension primaire selon la revendica- tion 7, caractérisée en ce que les éléments flexibles maintiennent l'essieu et la boîte d'essieu espacés du longeron de châssis pendant la flexion et l'absence de flexion des éléments flexibles, en charge ou sans charge. 9. - Suspension primaire selon la revendica- tion 8, caractérisée en ce qu'un anneau flexible (50) de liaison est disposé entre, d'une part, l'essieu et la boîte d'essieu et, d'autre part, ladite partie en saillie de la structure de support. 10. - Suspension primaire selon la revendica- tion 9, caractérisée en ce que des organes de support (64, 66) sont montés entre les deux anneaux flexibles et le longeron.