Brevet FR2518948A1 — publié le 19830701

Dans un véhicule ferroviaire, on désigne générale- ment par suspension primaire la suspension comprise entre les boîtes d'essieux et le châssis du bogie Les bottes d'essieux portent un essieu monté et les forces d'accélé- ration engendrées par la roue sont dirigées vers la sus- pension primaire, certaines des forces étant transmises par l'intermédiaire de cette suspension primaire aux longe- rons du châssis de bogie. La suspension secondaire désigne le système dis- posé entre une traverse danseuse ou traverse de charge du bogie et la caisse du véhicule et elle est généralement constituée de ressorts pneumatiques ou mécaniques L'in- vention a trait à une suspension primaire. Il est parfois nécessaire de satisfaire certaines normes d'équilibrage dans des véhicules ferroviaires D'une manière générale, ces normes d'équilibrage impôsent que l'on puisse soulever du rail une roue d'un bogie, par exemple de 5 cm, sans modifier au-delà d'une valeur pré- déterminée la charge appliquée aux trois autres roues, par exemple une valeur d'environ 20 % La raison d'une telle exigence d'équilibrage est d'empêcher une roue du bogie de perdre contact avec le rail lorsque le véhicule parcourt une voie inégale Une roue se soulevant du rail peut entrai- ner un déraillement du véhicule. D'une manière générale, dans des systèmes à balanciers d'équilibrage, un balancier-s'étend sur deux roues espacées longitudinalement Les extrémités du balan- cier comportent des parties de guidage qui sont conçues de façon à pouvoir coulisser verticalement dans les deux sens sur des éléments associés aux roues Ceci provoque un frottement et une usure des pièces concernées Des ressorts sont disposés entre le balancier et le longeron de châssis associé aux deux roues. Si les ressorts en caoutchouc de la suspension primaire étaient utilisés seuls pour satisfaire les normes d'équilibrage, il faudrait mettre en oeuvre une grande quantité de caoutchouc pour obtenir une raideur verticale suffisamment faible tout en supportant la masse totale du véhicule Si ceci est réalisé, le ressort en caoutchouc présente une raideur trop faible dans les directions lon- gitudinale et latérale, ce qui empêche un guidage convenable des essieux. Des ressorts stratifiés en caoutchouc ou ressorts sandwichs, présentant des angles relativement grands entre des parties obliques de caoutchouc stratifié avec des lames métalliques intercalées, ont été utilisés dans le passé. Ces ensembles sont disposés obliquement par rapport aux boites d'essieux Etant donné les grands angles formés entre les couches et la disposition oblique des ressorts par rapport aux boites d'essieux, ces ensembles ont une raideur latérale relativement faible, une raideur verti- cale assez faible et une raideur longitudinale élevée La raideur verticale de ces ensembles est suffisante pour qu'ils puissent supporter le poids du véhicule sans res- sorts supplémentaires, mais elle est en général incom- patible avec l'exigence d'équilibrage. L'invention a pour objet une suspension primaire perfectionnée destinée à un bogie de véhicule ferroviaire et capable de satisfaire les normes d'équilibrage L'ui- vention a également pour objet une suspension primaire perfectionnée pour bogie de véhicule ferroviaire, ayant une raideur verticale très faible et des raideurs latérale et longitudinale élevées. Conformément à la présente invention, un bogie de véhicule ferroviaire comporte une botte d'essieu des- tinée à porter un essieu monté Des ressorts sont disposés au-dessus de cette botte d'essieu pour porter une partie de la charge verticale Des ensembles disposés longitudi- nalement sont placés de part et d'autre de la boite d'essieu Chacun de ces ensembles comprend plusieurs bandes- en caoutchouc intercalées avec des lames métalliques rela- tivement minces de façon à former un sandwich Les bandes de caoutchouc et de métal sont orientées parallèlement à l'axe vertical de la botte d'essieu, et chaque couche de l'ensemble stratifié ou sandwich est configurée de façon à former un angle ouvert vers la boite d'essieu ou en sens opposé Les ensembles transmettent la totalité des charges longitudinales et latérales au longeron du châssis de bogie et ils opposent des raideurs relativement élevées à ces charges tout en présentant une raideur faible aux charges verticales et en supportant une partie de ces charges ver- ticales. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue de dessus d'un bogie typique dans lequel la suspension selon l'invention peut être utilisée; la figure 2 est une élévation du bogie représenté sur la figure 1; la figure 3 est une élévation, avec coupe par- tielle, de l'un des ensembles de suspension primaire du bogie représenté sur les figures 1 et 2; et la figure 4 est une coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la figure 2. Le bogie 10 de véhicule ferroviaire représenté sur la figure 1 comprend deux longerons 1 i 2 et 14 de châssis auxquels des essieux montés 16 et 18 sont assujettis Une traverse danseuse 20 présente des alvéoles 22-et 24 à ressorts conçus pour maintenir des ressorts mécaniques faisant partie de la suspension secondaire Des amortis- seurs de chocs latéraux classiques 26 et 28 sont montés entre la traverse 20 et une partie du bogie située au- dessous de cette traverse Des butées 30 en caoutchouc sont également prévues sur la traverse. Les essieux montés 16 et 18-sont entraînés par des moteurs 32 et 34 qui sont reliés par des dispositifs d'accouplement 36 et 38 à des bottes de transmission 40 et 42 Des ensembles 44 et 46 de prise dé courant sur troisième rail sont fixés aux longerons 12 et 14 du châs- sis de bogie, respectivement. Deux alvéoles pour ressorts sont également fixés aux longerons, un seul de ces alvéoles étant représenté en 48 sur la figure 2 Des dispositifs de freinage 50 sont prévus pour agir sur les roues des essieux montés 16 et 18 Un mécanisme 52 de déclenchement est destinéeà provo- quer un freinage automatique du véhicule en des points déterminés de la voie lorsqu'il est actionné par une sail- lie latérale de la voie La plupart des éléments mentionnés jusqu'à présent existent dans des bogies classiques. Une suspension primaire selon l'invention est disposée à chacune des quatre extrémités des axes des essieux montés 16 et 18 Une seule de ces suspensions primaires 54 sera décrite en regard des figures 3 et 4, étant évident que les trois autres suspensions sont de fabrication et de fonctionnement similaires. Comme représenté sur les figures 3 et 4, ainsi que sur-les figures 1 et 2, la suspension primaire 54 com- prend un bâti 56 qui est incorporé dans le longeron 14 de châssis, de la manière représentée - Une botte d'essieu 58 est disposée dans le bâti 56 de la suspension primaire, bâti auquel est fixée une plaque inférieure 57 de retenue L'axe de l'essieu monté 16 est disposé dans la boite d'essieu 58 Un ressort hélicoldal 60 est disposé dans-uné partie 62 faisant saillie-vers le haut du bâti 56 Un élément 64 en caout- chouc est disposé à l'intérieur du ressort hélicoîdal 60 et s'élève sur une courte distance au-dessus du haut de la botte d'essieu 58 Cet élément en caoutchouc empêche la boite d'essieu 58 de se déplacer au-delà de la limite de sa course vers le haut Le ressort hélicoïdal 60 est destiné à porter une partie de la charge verticale. Deux ensembles 66 et 68 sont disposés sur les deux côtés de la boite d'essieu 58 Chacun de ces ensembles 66 et 68 comprend une série d'éléments de montage travail- lant par cisaillement, réalisés en caoutchouc et ayant une disposition angulaire, sensiblement suivant la forme de chevrons L'angle formé par ces chevrons est proche de 90 , de sorte que les raideurs longitudinale et latérale sont à peu près égales Des éléments métalliques rapportés sont intercalés avec les éléments de cisaillement des ensembles 2 2518948 66 et 68 Les éléments de cisaillement 66 et 68 sont sensi- blement les mêmes et seul l'élément 66 de cisaillement sera décrit en détail. Cet élément ou ensemble 66 comprend plusieurs couches ou lames flexibles 70 qui peuvent être en caout- chouc ou en toute autre matière convenable Des lames. métalliques 72 sont intercalées avec les couches 70 Les couches 70 de caoutchouc et les lames 72 peuvent être préformées et maintenues entre un élément angulaire 74 fixé à la boîte d'essieu 58 et un élément angulaire 76 monté convenablement sur le bâti 56 de la suspension pri- maire, Dans certains cas, les angles des couches des en- sembles 66 et 68 peuvent être tournés dans une direction opposée à celle illustrée pour donner les mêmes résultats. Les paires d'ensembles 66 et 68 peuvent être considérées comme étant disposées longitudinalement au bogie, sur les côtés opposés de la botte d'essieu Les lames de caoutchouc et de métal peuvent être considérées comme étant orientées à peu près parallèlement à l'axe vertical de la botte d'essieu Chaque couche de l'ensemble stratifié comprenant les lames de cisaillement en caout- chouc et les lames métalliques forme un angle ouvert vers la boîte d'essieu ou en sens opposé La disposition décrite ci-dessus permet d'obtenir une suspension primaire ayant une très faible raideur pour les charges verticales Dans le même temps, des raideurs relativement élevées envers les charges latérales et longitudinales sont obtenues à l'aide de cette suspension et les surfaces verticales de glissement utilisées dans des suspensions du type à balan- ciers d'équilibrage sont éliminées. L'angle des couches 70 de caoutchouc et des lames métalliques 72 est d'environ 900 Les lames métalliques intercalées avec les couches de caoutchouc agissent de façon à accrottre notablement le facteur de forme du caout- chouc en compression, le rendant plus rigide en compression. Les éléments métalliques rapportés ne contribuent cependant pas à la raideur en cisaillement Par conséquent, en ce qui concerne le mouvement vertical, les bandes de caout- chouc se comportent comme si aucune plaque métallique n'était présente Cependant, si ce manuveent se produit dans la direc- tion longitudinale ou latérale, il se produit une compres- sion des couches de caoutchouc qui présentent alors des raideurs relativement élevées. La suspension selon l'invention permet de satis- faire certaines normes d'équilibrage en constituant une suspension primaire extrêmement souple qui maintient les roues du bogie sur la voie lorsque l'une des roues est soulevée d'une faible distance Dans le même temps, le ressort hélicoïdal 64 et la suspension primaire principale suffisent pour supporter la charge exercée en fonctionne- ment normal. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la suspension décrite et repré- sentée sans sortir du cadre de l'invention - REVENDICATIONS 1 Suspension primaire souple pour bogie de véhi- cule ferroviaire comportant une boîte-d'essieu ( 58) destinée à loger une fusée d'essieu pour porter un essieu monté ( 16), caractérisée en ce qu'elle comporte deux ensembles ( 66, 68) disposés longitudinalement sur des côtés opposés de la - boîte d'essieu, chaque ensemble comportant plusieurs lames ( 70) de caoutchouc intercalées avec des lames métalliques relativement minces ( 72), les lames de caoutchouc et de métal stratifiées étant orientées parallèlement à l'axe vertical de la boîte d'essieu et formant un angle ouvert vers la botte d'essieu ou en sens opposé, de manière que les ensembles opposent des raideurs relativement élevées aux charges latérales et longitudinales et des raideurs faibles aux charges verticales. 2 Suspension primaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ouvertures des angles sont d'en- viron 90 . 3 Suspension primaire selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un ressort mécanique ( 60) est dis- posé au-dessus de la boîte d'essieu afin de supporter certaines des charges verticales qui lui sont appliquées. 4 Suspension primaire selon la revendication-3, caractérisée en ce qu'un bâti principal ( 56) est fixé au châssis et comprend ladite botte d'essieu, les deux ensem- bles et le ressort mécanique. Suspension primaire selon la revendication 4, caractérisée en ce que le bâti principal comporte une par- tie ouverte ( 62) qui s'étend vers le haut afin de loger le ressort mécanique et de le maintenir au-dessus de la botte d'essieu. 6 Suspension primaire selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un élément ( 64) en caoutchouc est disposé à l'intérieur du ressort mécanique afin de cons- tituer une butée limitant le mouvement de la botte 'd'es- sieu. 7 Suspension primaire selon la revendication 6, caractérisée en ce que des éléments angulaires ( 74, 76), 8948 présentant des surfaces qui forment des angles d'environ , sont disposés à l'intérieur du bâti principal, sur des c 6 tés opposés de chacun des deux ensembles. 8 Suspension primaire selon la revendication 7, caractérisée en ce que deux-essieux montés ( 16,-18) sont utilisés et en ce qu'une suspension primaire indépen- dante est associée à chaque roue de chacun des deux es- sieux montés.