Brevet FR2477489A1 — publié le 19810911

Z47?469 La présente invention se rapporte à un dispositif de suspension et de liaison entre le châssis de bogie et chaque boite d'essieu équipant un es- sieu d'un train roulant de bogie ferroviaire moteur ou porteur. Dans une suspension de bogie, il faut prévoir une élasticité dans le sens vertical entre le châssis de bogie et chaque botte d'essieu. Il faut par ailleurs que chaque botte d'essieu soit guidée par rapport au châssis, longitudinalement et transversalement. On connatt différents types de bogie dans lesquels des plots en élas- tomère snnt montés entre le châssis de bogie et chaque boîte d'essieu. Dans certains bogies tels que celui décrit dans le brevet français n0 1. 273.182, la suspension et la liaison entre le châssis et chaque botte d'essieu sont réalisées uniquement à l'aide de plots -en élastomère- en- cadrant cette botte d'essieu. Chaque plot élastique est logé entre deux faces d'appui parallèles et faiblement inclinées par rapport à la verticale. Les plots sont disposés, deux à deux, en dièdres tels que les plans bissecteurs soient verticaux, cette disposition en dièdres permettant de supporter une charge verticale en contrainte combinées de compression et cisaillement. La rigidité sui- vant le sens vertical n'est pas négligeable. - Sur d'autres bogies, des ressorts hélicotdaux destinés à assurer la sus- pension verticale sont associés à des plots -en élastomère- assurant les liaisons élastiques. Sur certains bogies, chaque plot en élastomère est logé entre deux faces d'appui parallèles et faiblement inclinées par ap- port à la verticale. Ces plots élastiques sont disposés, deux à deux, en dièdres dont les plans bissecteurs sont verticaux de manière que les char- ges verticales soient supportées en contraintes combinées de compression et cisaillement. Les plots en élastomère sont montés en parallèle avec les ressorts de suspension verticale. Cet agencement perturbe le fonction- nement,en particulier aux sollicitations à fréquences élevées. Sur certains bogies, la suspension et la liaison entre le châssis de bogie et la botte d'essieu comportent un ressort hélicoïdal et des plots élastiques encadrant la botte d'essieu. Chaque plot élastique est logé entre deux faces d'appui verticales. Le matériau élastomère est précon- traint par écrasement. Sous l'effet du fluage, la précontrainte diminue dans le temps. Z477489 La présente invention a pour objet un dispositif assurant la suspen- sion verticale du châssis de bogie et la liaison longitudinale et trans- versale de chaque botte d'essieu et du châssis et capable de procurer, sans perturber la suspension verticale, une certaine élasticité radiale et axiale de l'essieu. Ce dispositif utilise des plots -en matériau élas- tomère- précontraints tels que la précontrainte n'évolue par dans le temps. De ce fait les caractéristiques de guidage sont constantes et indépendan- tes du fluage du matériau et la dynamique verticale de la suspension n'est pas modifiée. Le dispositif selon l'invention comporte au moins un ressort métalli- que hélicoldal de suspension verticale par lequel le châssis de bogie s'appuie sur la botte d'essieu-et d'autre part des liaisons élastiques comprenant chacune au moins un plot -en matériau élastomère- enserré entre des faces d'appui dudit châssis et de ladite botte d'essieu et il est es- sentiellement caractérisé par le fait que les liaisons élastiques sont montées écartées en altitude et de manière que leurs faces d'appui sui ladite botte sur la botte d'essieu soient opposées etque la face d'appui de la liai- son élastique la plus élevée soit en face de la charge transmise par le ressort. Selon une caractéristique de l'invention, les liaisons sont disposées de part et d'autre du plan vertical passant par l'axe d'essieu. Selnn une autre caractéristique de l'invention, les liaisons élasti- ques sont disposées de part et d'autre du plan horizontal passant par l'a- xe d'essieu. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se réfé- rant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés. La figure 1 est une vue en élévation du dispositif de suspension et de liaison monté entre le châssis de bogie et une botte d'essieu. La figure 2 représente une coupe selon A-A de la figure 1. Le bogie représenté par les figures 1 et 2 comporte un châssis de bo- gie 2 qui est suspendu sur un train roulant comprenant des essieux 1. Chaque essieu est équipé de deux bottes d'essieu. La suspension verticale associée à chaque botte d'essieu est assurée par au moins un ressort hélicoïdal en acier. Chaque ressort hélicoïdal est monté verticalement entre le châssis de bogie et la botte d'essieu. Le po- sitionnement du ou des ressorts, par rapport au plan vertical 8 Passant par l'axe d'essieu, est tel que le corps de la botte d'essieu est soumis 24Et?489 à uneforce ou charge Fdécalée latéralement par rapport à ce plan 8,et est soumis de ce fait à un couple de rotation. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, un seul ressort héli- coidal 4 est placé à une distance bien déterminée du plan vertical 8, d'un seul coté de la boite d'essieu. Ce ressort est logé de manière à être comprimé entre une portée supérieure horizontale 21 du châssis et une portée inférieure horizontale 31 ménagée sur la console 32 de la boîte d'essieu. L'axe vertica]1du ressort 4 est situé latéralement à une distance finie L du plan vertical 8 passant par l'axe d'essieu 11. Dans le cas de bogies à fortes charges par essieu, plusieurs ressorts sont montés entre la boite d'essieu et le châssis. Ces ressorts sont posi- tionnés de manière que la résultante des efforts sur les ressorts crée un couple sur le corps de la botte d'essieu de la meme manière que dans le cas o un seul ressort est monté entre le châssis de bogié et la botte d'es- sieur. des La botte d'essieu- est liée au châssis de bogie par/liaisons élastiques qui sont constituées chacune>de préférence, par deux plots élastiques. L'u- élastiques ne des liaisonsest constituée par les plots/51-52, l'autre lias son élasti- que étant constituée par les deux plots élastiques 61-62. L#i[iaison élas- tique 51-52 et la liaison élastique 61-62 sont montées écartées en altitu- de pour équilibrer le couple appliqué à la botte d'essieu. La liaison élastique supérieure constituée par les plots élastiques 51 et 52 est située du côté du ressort 4 par rapport au plan vertical passant par l'axe d'essieu. Elle est située au-dessus du plan horizontal 7 passant par l'axe 11 de révolution de l'essieu, entre la charge transmise par le ou les ressorts hélicoldaux et le plan vertical 8 passant par cet axe 11 ou encore entre ce plan vertical et le plan parallèle passant par l'axe 41 du ressort. La liaison élastique inférieure constituée par les plots élas- tiques 61 et 62 est située, par rapport au ressort 4 et à la]ilsn supérieure , de l'autre côté du plan vertical 8 passant par l'axe 11. La liaison 51-52 et la liaison 61-62 sont montées de part et d'autre du plan vertical 8. La liaison 616 /est située au-dessous du plan horizontal 7 passant par l'axe de révolution 11 de l'essieu, au-delà, par rapport au ressort, du plan vertical 8 passant par cet axe 11. La liaison élastique constituée par les plots élastiques supérieurs 51 et 52 et la liaison élastique constituée par les plots élas- tiques inférieurs 61 et 62 sont situés de part et d'autre du plan vertical 8 passant par l'axe de révolution de l'essieu. La distance entre le centre d'un plot élastique supérieur 51 ou 52 et l'axe de révolution de l'essieu est sensiblement égale à la distance entre le centre d'un plot élastique inférieur 61 ou 62 et ce même axe de révolu- tion. De préférence, les plots élastiques supérieurs 51 ou 52 et les plots élastiques inférieuis 61 ou 62 doivent être montés symétriquement par rap- port à l'axe de révolution de l'essieu. Chaque plot élastique a une forme prismatique ou cylindrique dont les sections droites terminales sont para; - et aD li u'es lèles/r pe tivement contre une face d'appui de la botte d'essieu et une face d'appui du chassis de bogie. Ainsi les plots 51 et 52 sont enserrés respectivement entre des faces d'appui 351 et 352 de la botte d'essieu qui font face au ressort vertical et des faces d'appui 251 et 252 opposées qui sont ménagées sur le châssis de bogie. Les plots inférieurs 61 et 62 sont enserrés respectivement entre des faces d'appui 361 et 362 de la botte d'es- sieu qui sont tournées du c8té opposé au ressort vertical et des faces d'ap- pui261 et 262 opposées, ménagées sur le châssis de bogie. Les deux faces d'appui de chaque plot élastique sont sensiblement verticales. Les faces d'appui de la botte d'essieu 352-352 et 361-362 sont en op- o1sition. Les faces d'appui upérieures 351-352 de la botte relatives à 1e / élastique supérieur sont orientées du c8té de la charge transmise par le ou les ressorts métalliques. Dans le cas ou un seul ressort est prévu comme dans le mode de réalisation représenté, les faces il-352 sont tournées vers le ressort 4. Ces faces d'appui font face à la résultante des efforts transmis par les ressorts dans le cas o plusieurs ressorts sont montés en- tre le châssis de bogie et la botte d'essieu. Les faces d'appui inférieures 361-362 sont tournées du côté opposé. Cette disposition entratne la compres- sion des plots élastiques. Dans tous les cas les faces d'appui sur la bot- te d'essieu snnt toujours orientées de la mime façon par rapport au couple engendré par les efforts sur les ressorts. Les plots sont réalisés en matériau élastînère ou en caoutchouc. Les sections droites &mrminales sont adhérées à deux armatures métalliques rigi- des appliquées respectivement contre la botte d'essieu et le châssis de bo- gie. Chaque plot peut être constitué de plaques, en matériau élastomère, adhérées à des plaques métalliques rigides intercalaires. Les faces d'appui des plots en élastomère sur la botte d'essieu et le chtssis de bogie peuvent -tre disposées selon l'une des différentes dispo- sitions actuellement connues en fonction des performarces requises pour le guidage de la botte d'essieu et en fonction du type de bogie. Les plots élastiques peuvent être montés de manière que leurs faces d'appui, soif contre la botte d'essieu, sot contre le châssis de bogie, soit dans un même plan. Les faces d'appui des différents plots élastiques peuvent enco- re être appliquées selon des surfaces cylindriques de la botte d'essieu ou du châssis de bogie. Les faces d'appui des liaisons élastiques peuvent aussi être disposées en dièdres comme cela est représenté par le mode de réalisation des figu- res 1 et 2. Les deux faces d'appui 251 et 252, sur le châssis, des deux plots élastiques supérieurs de la liaison élastique supérieure et les deux faces d'appui 351 et 352 opposées,sur la botte d'essieufont alors des dièdres ayant un plan bissecteur commun, perpendiculaire à l'axe de révolution de l'essieu. De mêmeles deux faces d'appui 261 et 262, sur le châssis, des deix plots élastiques inférieurs et les deux faces d'appui 361 et 362 opposées, sur la boîte d'essieu font És dièdres ayant un plan bissecteur commun, perpendiculaire à l'axe de révolution de l'essieu. Dans ce type de disposi- tion, les plots élastiques 51 et 52 sont montés " en chevron 1, symétrique- ment par rapport au plan vertical passant par l'axe 41 et perpendiculaire à l'axe de révolution de l'essieu. Les plots élastiques inférieurs 61 et 62 sont également montés en " chevron, symétriquement par rapport au plan dé- fini précédemment. Les plots élastiques sont identiques du point de vue des dimensions et du point de vue de la constitution. Le ressort de suspension verticale et les plots élastiques supérieurs 51 et 52 sont montés vers l'extérieur du bogie par rapport au plan vertical 8 passant par l'axe de révolution de l'essieu. Les plots élastiques infé- rieurs 61 et 62 sont montés vers le centre du bogie par rapport à ce même plan vertical 8. Le ressort de suspension verticale 4 peut-être composé d'un seul res- sort ou de plusieurs ressorts montés coaxialement. Le fonctionnement du dispositif va être décrit ci-dessous. Le ou les ressorts de suspension verticale exercent une force F (ré- sultante dans le cas de plusieurs ressorts) sur la botte d'essieu 3. Du fait que la charge F s'applique sur la botte d'essieu à une distance non nulle du plan vertical 8 passant par l'axe de révolution 11 de l'essieu, cet effort F créeun couple qui tend à faire pivoter la boîte d'essieu au- tour de cet axe 11, en comprimant les plots élastiques 51, 52, 61, 62. Ces plots élastiques sont soumis à un effort de compression P défini par le rapport Ltel'é des bras de levierset la charge P supportée par le ressort ver- tical. Cet effort est constant indépendant du fluage du matériau élastomère constituant les plots élastiques. Les propriétés mécaniques du matériau 24?P.489 élastomère sont telles que l'effort de compression appliqué entraîne une rigidité de cisaillement des plots -dans le sens vertical- faible ou nulle. L'instabilité totale des plots élastiques dans le sens vertical ne perturbe pas le fonctionnement du ressort hélicoÂdal 4. Dans le sens radial de l'es- sieu, c'est-à-dire dans le sens longitudinal matérialisé par la direction 7, les plqts élastiques assurent, avec une certaine flexibilité, l'entrai- nement longitudinal de l'essieu. Dans le sens axial de l'essieu,c'est-à- dire parallèlement à l'axe de révolution 11, les plots élastiques assurent, avec une certaine flexibilité, le guidage latéral ou transversal de l'es- sieu. Du fait que le ressort hélicoïdal 4 est monté de manière décalée par rapport à l'axe de l'essieu, il peut être placé soit à l'extérieur soit à l'intérieur du bogie. Lorsqu'il est placé à 4-'extirieur, les plots élastiqes inférieurs sont situés vers le centre du bogie et l'installa- tion sous des véhicules surbaissés est facilitée. Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention; imaginer des variantes et des perfectionnements de détails et de même envi- sager l'emploi de moyens équivalents. *. REVENDICATIONS 1) Dispositif de suspension et liaison d'un châssis de bogie-à une bot- te d'essieu, comprenant au moins un ressort métallique hélicoïdal de sus- pension verticale par lequel le châssis s'appuie sur la botte d'essieu et des elas tiqiues nn hcn des liaisons/ oiprenant chacune au moins un plot en matériau élastomère enserré entre une face d'appui dudit châssis et une face d'appui de ladite botte d'essieu, caractérisé par le fait que les liaisons élastiques sont mon- tés écartées en altitude et de manière que leurs faces d'aDpui sur la bot- sur ladtite botte de la te d'essieu soient opposées, et que la face d'appui / liaison la plus éle- vée soit en face de la charge transmise par les ressorts. 2) Dispositif selon là revendication 1 caractérisé par le fait que les liaisons sont au nombre de deux et sont disposées de part et d'autre du plan vertical passant par l'axe d'essieu. 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les liaisons élastiques sont au nombre de deux et sont disposées de part et d'autre du plan horizontal passant par l'axe d'essieu. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que les deux faces d'appui de chaque plot élastique respectivement sur le châssis de bogie et sur la botte d'essieu sont sensi- blement verticales. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que les plots sont sensiblement situés à égale dis- tance de l'axe d'essieu. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que les plots sont montés symétriquement par rapport à l'axe d'essieu. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ca- ractérisé par le fait que la liaison élastique supérieure est montée entre la charge transmise par le ressort et le plan vertical passant par l'axe d'es- sieu. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ca- ractérisé par le fait que les faces d'appui des liaisons élastiques sur la botte d'essieu et sur le châssis de bogie forment des dièdres dont les plans bissecteurs sont perpendiculaires à l'axe d'essieu.