Brevet FR2497167A1 — publié le 19820702

La supériorité des suspensions pneumatiques équipant les véhicules ferroviaires est reconnue depuis des années. L'une des raisons de cette supériorité est que les ressorts pneumatiques confèrent aux véhicules, dans le plan vertical, un roulement meilleur et plus silencieux que celui obtenu avec d'autres types de sus- pensions comportant des ressorts et des organes mécaniques. L'un des problèmes posés par l'utilisation des ressorts pneumatiques est que ces derniers ont une raideur très faible dans le plan transversal. Si l'on souhaite de bonnes qualités de roulement dans le plan transversal, il faut généralement utiliser un agencement de ressorts transversaux auxiliaires. Un autre-problème posé par les ressorts pneuma- tiques est qu'ils peuvent perdre de l'air et s'affaisser. Des blocs de caoutchouc sont souvent montés à l'intérieur des enveloppes de ces ressorts pneumatiques, à une dis- tance déterminée au-dessous de la caisse du véhicule. Cette solution est acceptable lorsque le véhicule se déplace lentement. Cependant, la raideur, dans le plan vertical, du bloc de caoutchouc est si grande qu'aux vitesses élevées, la vibration du véhicule devient into- lérable. Dans le même temps, ce bloc de caoutchouc pré- sente une très faible élasticité dans le plan transversal ce qui a également pour résultat un roulement inconfor- table du véhicule. D'autres types de ressorts de secours ont été utilisés dans le cas de défaillances des ressorts pneumatiques, mais, d'une façon générale, l'utilisation de ces ressorts de secours entraIne soit un roulement inconfortable, soit la nécessité, pour le véhicule d'être déplacé à vitesse relativement basse. Outre le fait qu'ils doivent assurer le confort de roulement, les critères généraux demandés à la conception des nouveaux véhicules ferroviaires exigent souvent la présence d'élasticités verticale et transversale suffisantes dans le cas d'une défaillance des enveloppes des ressorts pneumatiques. On connaît des ressorts pneumatiques verticaux d'urgence dont la réponse en élasticité est de type non linéaire. Ces ressorts présentent une raideur élevée lors- qu'ils sont soumis à des charges s'élevant jusqu'à la masse du véhicule, une faible raideur dans la plage de charge du véhicule, et de nouveau une raideur élevée pour les charges supérieures à la charge maximale du véhicule. Cependant, lorsqu'ils sont utilisés seuls, ces types de ressorts, bien que présentant des raideurs donnant satisfaction, en cas d'urgence, dans le plan vertical, ne présentent pas de raideurs appropriées dans le plan transversal. L'invention a pour objet un système perfectionné de suspension secondaire pour véhicule ferroviaire, comportant des moyens perfectionnés pour assurer la sus- pension à la fois dans le plan vertical et dans le plan transversal. Le système selon l'invention comporte notamment des moyens perfectionnés de suspension trans- versale travaillant aussi bien dans des conditions nor- males que dans des conditions d'urgence en cas de défaillance des ressorts pneumatiques. Selon l'invention, deux ressorts pneumatiques sont disposés entre la caisse du véhicule et la traverse danseuse d'un bogie. Ces ressorts pneumatiques partent des extrémités de la traverse danseuse sous une certaine inclinaison vers l'intérieur, en direction du centre de la caisse du véhicule, afin d'en assurer la suspension à la fois dans le plan vertical et dans le plan trans- versal. Dans le cas de défaillances des ressorts pneuma- tiques, un ressort d'urgence, du type non linéaire, assurant la suspension verticale, est utilisé conjointe- ment avec un ressort en caoutchouc travaillant en cisail- lement afin d'assurer la suspension transversale. L'invention sera décrite plus en détail en re- gard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus d'un bogie typique destiné à supporter un véhicule ferroviaire équipé du système de suspension selon l'invention - la figure 2 est une élévation partielle du bogie de la figure 1 sur lequel repose une caisse de véhicule; - la figure 3 est une coupe transversale partielle de la caisse du véhicule ferroviaire et du bogie repré- sentés sur les figures 1 et 2 et comportant le système de suspension selon l'invention; et - la figure 4 est une coupe transversale partielle à échelle agrandie de l'un des groupes de ressorts repré- senté dans le cercle indiqué sur la figure 3. Comme représenté en particulier sur les figures 1 et 2, un bogie typique 10 est disposé afin de supporter une caisse 12 de véhicule ferroviaire. Le bogie 10 comporte des longerons classiques 14 de châssis entre lesquels est disposé un croisillon 16 de châssis. Des essieux montés 18 et 20 sont reliés aux longerons 14. Des dispositifs convenables 22 de freinage sont fixés aux longerons, à proximité immédiate des roues des essieux. Tous ces divers éléments sont bien connus de l'homme de l'art. Une traverse danseuse 24 est reliée aux longerons 14 et comporte deux blocs 26 et 28 de montage de ressorts disposés vers ses extrémités. Des ressorts pneumatiques 30 et 32 sont fixés aux blocs 26 et 28 de montage, res- pectivement, entre la traverse danseuse 24 et la caisse 12 du véhicule. Les ressorts, qui constituent le système selon l'invention, seront décrits plus en détail en regard des figures 3 et 4. Hormis les ressorts de suspen- sion décrits ci-après, les divers éléments montrés sur les figures 1 et 2 sont classiques. Comme représenté sur la figure 3, la traverse danseuse 24 est reliée par des appuis transversaux 34 et 36 aux longerons 14. Les appuis transversaux 34 et 36 peuvent être de conception classique. D'autres éléments classiques, représentés sur la figure 3, comprennent un seuil central 38 faisant saillie de la caisse du véhicule et des butées transversales 40 et 42 qui limitent le mouvement du véhicule transversalement au bocie. Des amortisseurs classiques 33 et 35 font également partie du système représenté. Les ensembles 30 et 32 à ressorts comprennent des ressorts pneumatiques. Ces derniers sont gonflés à l'air comprimé et, jusqu'à présent, ils étaient utilisés pour assurer la suspension verticale des véhicules ferro- viaires. Les ressorts pneumatiques 30 et 32 sont fixés par une extrémité aux blocs 26 et 28 de montage, respecti- vement. Ces blocs 26 et 28 comprennent des parties incli- nées supérieures sur lesquelles les ressorts portent sous certains angles. Les ressorts pneumatiques 30 et 32 sont fixés dans des alvéoles d'appui 29 et 31 présentés par la tra- verse danseuse, de manière à être inclinés vers l'inté- rieur, en direction du centre de la caisse du véhicule. Les extrémités supérieures des ressorts pneumatiques 30 et 32 sont fixées aux blocs 26 et 28 de montage qui comprennent également des parties inférieures inclinées recevant les parties inclinées supérieures des ressorts et 32. Les ressorts 30 et 32 sont inclinés vers l'inté- rieur et vers le haut, à partir des extrémités de la traverse danseuse 24 vers le centre de la caisse du véhi- cule. L'angle d'inclinaison des ressorts, par rapport au plan vertical de la caisse du véhicule, est de pré- férence compris entre 14 et 250. Si les ressorts étaient inclinés d'un angle extérieur à cette plage, l'avantage global, constitué par l'obtention d'une suspension à la fois dans le plan vertical et dans le plan transversal à l'aide d'une seule paire de ressorts, ne pourrait être obtenu et il faudrait des ressorts supplémentaires pour assurer la suspension dans le plan vertical. La disposition ou les positions inclinées des ressorts pneumatiques 30 et 32 assurent la suspension du véhicule ferroviaire 12 à la fois dans le plan vertical et dans le plan transversal. Ainsi, au lieu d'avoir à ajouter aux ressorts pneumatiques de suspension verticale des moyens auxiliaires assurant la suspension dans le plan transversal, un seul ressort pneumatique ou une seule paire de ressorts pneumatiques suffit. Les deux ressorts 30 et 32 doivent former des angles opposés vers l'intérieur, en direction du centre du véhicule. Si les deux ressorts étaient inclinés dans la même direction, seule la suspension transversale serait assurée. Le fait que les deux ressorts 30 et 32 sont disposés sous des angles opposés constitue également un moyen perfectionné pour minimiser l'effet de roulis du véhicule en courbe. En effet, l'un ou l'autre des ressorts résiste au roulis de la caisse du véhicule lorsque ce dernier tend à s'élever ou descendre sur les parties inclinées supérieures des sièges 29 et 31 des ressorts pneumatiques. La figure 4 représente un dispositif à ressorts de secours également prévu dans le ressort pneumatique 30. Ce dispositif de secours comprend un ressort 48 de type non linéaire qui est fixé au bloc 28 de montage. De tels ressorts sont des ressorts combinés hydrauliques, pneu- matiques et élastomériques et ils peuvent être du type produit par la firme Gould, Inc., Milan, Ohio, E.U.A. Ce ressort 48 peut être monté à 2,5 cm au-dessous du - plancher. La raideur de tels ressorts est grande sous des charges s'élevant jusqu'au poids du véhicule, puis elle est faible dans la plage de chargement du véhicule et elle est de nouveau grande au-dessus de la charge maximale du véhicule. Le ressort 48 est conçu principa- lement pour assurer la suspension verticale de la caisse du véhicule en cas de défaillance de l'alimentation en air des ressorts 30 et 32. Ces ressorts étant générale- ment très durs dans la direction transversale, ils n'assurent pas une suspension transversale suffisante. Comme indiqué précédemment, pour assurer une suspension transversale améliorée en fonctionnement normal ou en secours, un dispositif à ressort ae secours est prévu dans chaque ressort pneumatique. Le dispositif à ressorts de secours comprend un ressort 50 de suspension transversale relié au siège 29, à une certaine distance au-dessous du ressort 48. En cas de défaillance du ressort pneumatique 30, le ressort 48 descend et vient en contact avec le ressort 50. Le ressort 48 assure alors la suspension verticale tandis que le ressort inférieur assure la suspension transversale. Le ressort 50 de suspension transversale comprend une mince plaque d'acier stratifiée 51 placée entre des blocs 53 de caoutchouc qui constituent un-ressort travaillant en cisaillement. La caractéristique principale de l'invention est que cette dernière a trait à un dispositif perfection- né de suspension dans le plan transversal. Ce dispositif perfectionné de suspension transversale est obtenu en fonctionnement normal sans qu'il soit nécessaire de faire appel à un ressort supplémentaire pour assurer la suspension transversale pendant l'utilisation d'un ressort pneumatique vertical. Une suspension transversale améliorée est également assurée par le ressort 50 en mode de fonctionnement en secours. Ceci rend possible l'utilisation d'un ressort non linéaire 48, avec tous les avantages qui en résultent, sans sacrifier la flexi- bilité dans le plan transversal. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au système de suspension décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de supension combinée transversale et verticale destiné à un véhicule ferroviaire qui comporte une caisse principale (12) et un bogie (10) comprenant une traverse danseuse (24), le système de supension étant caractérisé en ce qu'il comporte deux ressorts pneumatiques (30, 32) et des moyens à l'aide desquels lesdits ressorts sont montés entre la caisse principale et les extrémités opposées de la traverse danseuse de manière à être inclinés vers l'intérieur, en direction du centre de la caisse du véhicule. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ressorts pneumatiques s'élèvent vers l'in- térieur de la traverse danseuse, en direction du centre de la caisse du véhicule, en formant des angles compris entre 14 et 250 avec le plan vertical de cette caisse. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux ressorts pneumatiques sont fixés entre des blocs inclinés (26, 28) de montage solidaires de la caisse du véhicule et des sièges inclinés (29, 31) de ressorts solidaires de la traverse danseuse. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un dispositif à ressorts de secours est fixé à l'intérieur de chacun des deux ressorts pneumatiques et entre en jeu uniquement lorsque le ressort pneumatique associé est défaillant. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque dispositif à ressorts de secours comprend un ressort non linéaire (48) et un ressort (50) de suspension transversale. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que chacun des ressorts non linéaires est fixé à un bloc correspondant de montage et chacun des ressorts de suspension transversale est fixé à un siège correspon- dant de ressort de manière que le ressort non linéaire et le ressort de suspension transversale soient norma- lement espacés l'un de l'autre tant que le ressort pneumatique associé fonctionne. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le ressort de suspension transversale comprend plusieurs minces plaques métalliques (51) intercalées avec des blocs (53) de caoutchouc. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que le ressort non linéaire et le ressort de sus- pension transversale, espacés l'un de l'autre, entrent en contact lorsque leur ressort pneumatique associé est défaillant.