Brevet FR2780373A1 — publié le 19991231

Support oscillant L'invention concerne un support oscillant à corps de support élastique pour une caisse de voiture, notamment d'un véhicule ferroviaire, le support oscillant étant disposé entre un bogie du véhicule et la caisse de voiture et s'appuyant sur le bogie par l'intermédiaire d'une première articulation à roulement. On utilise des supports oscillants pour permettre des déplacements parallèles d'éléments de construction sur des véhicules. Des cas d'application de supports oscillants pour des bogies de véhicules ferroviaires sont décrits, par exemple, dans les documents DE 44 10 970 C1 et DE 195 17 938 Cl. On utilise notamment pour la suspension d'un véhicule ferroviaire des constructions à jambe de force à ressort qui garantissent, en plus de la suspension verticale de la caisse de voiture, une mobilité latérale avec un effet défini de rappel. Un mode de réalisation de ce genre est décrit dans le document DE 42 35 878 A1. Le support oscillant qui y est décrit est combiné à un vérin hydropneumatique. Une extrémité du support oscillant est fixée par l'intermédiaire d'une unique articulation sphérique sur le piston de l'ensemble de vérin, tandis que l'extrémité côté bogie est pourvue d'une articulation à roulement qui roule sphériquement. Une tige est prévue dans les deux articulations du support oscillant; elle s'engage dans le tube cylindrique du vérin hydropneumatique. Lors de mouvements transversaux, la liberté de mouvement de ce mode de construction est donc limitée par la liberté de mouvement de la tige du support oscillant dans le tube cylindrique. La mobilité transversale est donc déterminée par le diamètre et la course du cylindre, ainsi que par le rayon de sphère de l'articulation à roulement, des limites étant imposées par construction à la capacité de charge du fait du contact ponctuel dans l'articulation à roulement. 2 2780373 Une autre forme de construction d'un support oscillant est décrite dans le document W095/16596. Suivant ce mode de construction, le palier côté bogie du support oscillant n'est pas réalisé sous forme d'articulation à roulement roulant sphériquement, mais d'une combinaison de deux articulations à roulement superposées et décalées de 90 , roulant cylindriquement. Sans devoir se résigner à des limitations importantes concernant la mobilité de l'articulation, ce mode de construction permet une capacité de charge améliorée, car la forme cylindrique des faces de roulement permet au contact ponctuel d'être remplacé par un contact linéaire. L'inconvénient de ce mode de construction est la réalisation relativement complexe des ensembles d'articulation, ce qui engendre un coût de fabrication accru et une longévité réduite. De plus, dans ce mode de construction également, la mobilité en direction transversale est limitée par la liberté de mouvement de la tige du support oscillant dans le tube cylindrique. On choisit donc par construction une tige de support oscillant relativement longue, afin de pouvoir se contenter d'un angle de pivotement réduit. Il s'ensuit un encombrement relativement grand pour l'ensemble de l'agencement. L'invention vise donc à concevoir un support oscillant du type mentionné en introduction de façon à permettre une mobilité transversale accrue, tout en ayant une longueur hors tout la plus petite possible. Suivant l'invention, on y parvient par le fait qu'un support oscillant classique est perfectionné de telle sorte que le support oscillant s'appuie sur la caisse de voiture par l'intermédiaire d'une deuxième articulation à roulement. Suivant l'invention, on a constaté que la mobilité du support oscillant en direction latérale peut être nettement augmentée si les deux articulations sont réalisées sous forme d'articulations à roulement. On tire ainsi remarquablement parti des propriétés avantageuses d'articulations de ce genre, notamment concernant un faible encombrement pour une grande capacité de charge. De plus, le point d'application des forces ne se décale ici pas autant du milieu que c'est le cas dans l'état de la technique, de sorte que l'agencement est plus stable. En outre, une conception appropriée des faces de roulement permet de régler de façon adaptée au cas d'application respectif à la fois la mobilité latérale et les propriétés des roulements en termes de comportement de roulement et d'éventuelles caractéristiques de rappel. 3 2780373 Pour le support oscillant conçu suivant l'invention, on peut avantageusement se passer de la tige connue par le document DE 42 35 878 A1 mentionné plus haut, placée entre les articulations du support oscillant qui sont décrites dans ce document. On peut donc réaliser avec des moyens simples un support oscillant remarquablement fonctionnel. De plus, on n'a besoin pour cela que d'un faible nombre d'éléments, de fixation simple, ce qui permet à la fois une réduction des coûts et une diminution de la dépense de montage. En outre, on peut ainsi fournir un support oscillant robuste et donc de grande durée de vie ou encore nécessitant peu d'entretien. Par le fait que le corps de support élastique du support oscillant comporte un vérin, notamment un vérin hydropneumatique, qui est monté élastiquement entre la première et la deuxième articulation à roulement, on peut avoir d'une manière peu coûteuse une suspension verticale pour un véhicule. En particulier, on peut ainsi obtenir un encombrement très petit. On obtient ainsi un mode de construction prenant très peu de place, qui est relativement insensible aux influences externes. Il est en outre avantageux que des faces respectives de roulement de la première ou de la deuxième articulation à roulement soient formées sur l'extrémité côté tube cylindrique ou côté piston cylindrique du vérin. On peut ainsi réduire encore la taille de l'agencement. De plus, le montage de l'ensemble de l'agencement en est également simplifié. En variante, le corps de support élastique du support oscillant peut aussi comporter un vérin, notamment un vérin hydropneumatique, un ensemble de roulement du support oscillant étant disposé en série avec le vérin. L'ensemble de roulement est pourvu de faces de roulement de la première et de la deuxième articulation à roulement. Ce mode de construction permet d'utiliser un vérin de qualité marchande, sans devoir renoncer aux avantages du support oscillant suivant l'invention. De plus, la réalisation des faces de roulement pour les articulations à roulement est simplifiée par leur disposition sur un seul corps de roulement. Par le fait que la deuxième articulation à roulement est symétrique de la première articulation à roulement, I'axe de pivotement de la deuxième articulation à roulement étant orienté parallèlement à l'axe de pivotement de la première articulation à roulement, on peut régler le 4 2780373 mouvement transversal du support oscillant dans une direction souhaitée. Le support oscillant peut ainsi être adapté à des conditions dynamiques données du véhicule. De préférence, la première et/ou la deuxième articulation à roulement roulent cylindriquement, sphériquement ou en ellipsoïde, des adaptations appropriées étant possibles pour chaque cas d'application. Le comportement de pivotement du support oscillant peut ainsi être réglé de façon particulièrement appropriée. Si les axes de pivotement de la première et de la deuxième articulation à roulement s'étendent dans la direction longitudinale du véhicule, on peut absorber de façon appropriée des mouvements latéraux transversalement à la direction de marche du véhicule, comme on le souhaite de façon préférée dans la pratique. On peut ainsi tenir compte des conditions dynamiques, par exemple dans des courbes. Il est en outre avantageux que les articulations à roulement comportent chacune une face de roulement cylindrique et une face de roulement plane. La dépense de fabrication des articulations à roulement est ainsi nettement réduite, car il n'y a qu'une seule surface courbe à réaliser. De plus, le rayon de la face de roulement cylindrique peut être prévu petite grâce au contact linéaire à l'articulation à roulement, ce qui réduit encore la longueur hors tout. Il est en outre avantageux que la paire de faces de roulement de la première articulation à roulement et/ou de la deuxième articulation à roulement soit conçue de telle sorte que, lors d'un mouvement de roulement en éloignement de la position médiane du support oscillant, la distance verticale entre les points de contact des faces respectives de roulement des deux articulations à roulement augmente. On peut ainsi régler une caractéristique de rappel dans la direction souhaitée. Les articulations peuvent ainsi être conçues de telle sorte qu'elles ramènent automatiquement la caisse de voiture du véhicule dans sa position initiale. Si une articulation à deux degrés de liberté, dont l'axe de pivotement s'étend dans la direction transversale du véhicule, est disposée au point d'assemblage entre le support oscillant et la caisse de voiture et/ou entre le bogie et le support oscillant, on peut en outre réaliser une faculté de pivotement dans la direction longitudinale du véhicule. De plus, on peut tenir 2780373 compte d'exigences particulières de la pratique, qui nécessitent une libre mobilité du support oscillant, par exemple sans force de rappel dans la direction longitudinale du véhicule. Dans des cas d'application de ce genre, on peut donc utiliser des articulations à deux degrés de liberté de qualité marchande. Grâce à sa conception modulaire, le support oscillant suivant l'invention peut aussi être utilisé pour de nombreuses autres applications que des véhicules ferroviaires. Le support oscillant peut en outre comporter un élément de support élastique qui sert de suspension de secours pour le vérin. L'invention fournit ainsi un support oscillant qui, au moyen d'un ensemble à roulement, permet une plus grande mobilité transversale avec une longueur hors tout réduite. L'ensemble à roulement du support oscillant peut être disposé en série avec un vérin, ou bien, en variante, on peut intercaler le vérin entre les articulations à roulement de l'ensemble à roulement. On peut ainsi obtenir en outre des caractéristiques remarquables de capacité de charge, ce qui allonge la durée de vie du support oscillant. On va maintenant expliquer l'invention sur des exemples de réalisation et en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un support oscillant sans le corps de support élastique, dans une première forme de réalisation, la figure 2 est une représentation schématique du support oscillant suivant la figure 1, pour illustrer son mode de fonctionnement, la figure 3 représente un support oscillant suivant la figure 1 pourvu d'un vérin hydropneumatique classique, et la figure 4 représente une autre forme de réalisation d'un support oscillant, avec un vérin hydropneumatique entre les articulations à roulement. Suivant la représentation des figures 1 à 3, une première forme de réalisation d'un support 1 oscillant comprend un ensemble 2 à roulement, un vérin 3 hydropneumatique, une articulation 4 de bogie et une articulation 5 de caisse de voiture. L'ensemble 2 à roulement, représenté en perspective sur la figure 1, comporte un corps 21 de roulement, qui est pourvu sur un côté d'une première face 22 cylindrique de roulement et, sur un côté symétriquement 6 2780373 opposé par rapport à l'axe médian du corps 21 de roulement, d'une deuxième face 23 cylindrique de roulement. La première face 22 cylindrique de roulement se trouve en relation fonctionnelle avec la première plaque 24 de support, qui est pourvue d'une première face 25 plane de roulement. La deuxième face 23 cylindrique de roulement est en relation fonctionnelle avec une deuxième plaque 26 de support, qui est pourvue d'une deuxième face 27 plane de roulement. Un guide 28 latéral, qui permet un fonctionnement fiable de l'ensemble 2 à roulement, est en outre disposé de part et d'autre sur les faces frontales de l'ensemble. Suivant la figure 2, les rayons des faces 22 et 23 de roulement sont choisis de telle sorte qu'ils sont respectivement supérieurs à la moitié d'une distance a verticale entre le point de contact linéaire de la face de roulement cylindrique et plane et l'axe médian du corps 21 de roulement. On obtient ainsi dans chaque position de pivotement vers l'extérieur, par exemple d'une valeur y, un couple de rappel pour le support 1 oscillant, car la distance a verticale augmente lors de ce pivotement. Les guides 28 latéraux assistent ici le mouvement de rappel, car ils s'opposent à un glissement des faces de roulement l'une sur l'autre et permettent un mouvement mutuellement adapté. Dans le cas d'application, il est prévu de disposer l'ensemble 2 à roulement de telle sorte que le mouvement de pivotement s'effectue dans la direction transversale à la direction de marche d'un véhicule. On peut ainsi absorber efficacement les forces transversales, par exemple dans des courbes. Suivant la représentation de la figure 3, I'ensemble 2 à roulement peut être combiné au vérin 3, ce qui permet d'obtenir en plus du mouvement transversal une action élastique verticale. Le vérin 3 comporte un piston 31 cylindrique et un tube 32 cylindrique. Le vérin 3 peut être ici de construction classique. Dans cette forme de réalisation, il est rigidement relié, par l'intermédiaire du piston 31 cylindrique, à la deuxième plaque 26 de support de l'ensemble 2 à roulement. Un fluide sous pression, généralement de l'huile, se trouve dans la chambre cylindrique du vérin 3, qui communique avec un accumulateur 34 de pression par l'intermédiaire d'une conduite 33. Dans l'accumulateur 34 de pression, I'huile agit sur un coussin de gaz qui, du fait de ses propriétés de compression, permet au vérin 3 d'exercer une action élastique. 7 2780373 De plus, suivant la représentation de la figure 3, l'articulation 4 de bogie est prévue sur la première plaque 24 de support de l'ensemble 2 à roulement, articulation qui réalise un accouplement pivotant au bogie. L'articulation 5 de caisse de voiture est en outre accouplée au tube 32 cylindrique du vérin 3, articulation dont l'axe de pivotement est réalisé parallèle à l'axe de pivotement de l'articulation 4 de bogie. L'articulation 5 de caisse de voiture permet un accouplement pivotant à une caisse 50 de voiture, par l'intermédiaire d'un boulonnage. Les articulations 4 et 5, avec leurs deux degrés de liberté, permettent donc une libre mobilité de la caisse 50 de voiture par rapport au bogie dans la direction longitudinale du véhicule. Avec cette forme de réalisation, on procure un support oscillant doté de propriétés élastiques qui est mobile transversalement à la direction longitudinale du véhicule avec force de rappel, et mobile dans la direction longitudinale du véhicule sans force de rappel. Si l'on ne souhaite pas de mobilité dans la direction longitudinale du véhicule, on peut aussi renoncer à l'articulation 4 de bogie et à l'articulation de caisse de voiture. La figure 4 représente une autre forme de réalisation d'un support 100 oscillant. Ce support 100 oscillant comprend un vérin 103, qui comporte un piston 131 cylindrique et un tube 132 cylindrique. Le piston 131 cylindrique est ici relié solidairement à une première face 122 cylindrique de roulement de la première articulation à roulement. La première face 122 cylindrique de roulement roule sur une première face 125 plane de roulement d'une première plaque 124 de support. Le tube 132 cylindrique est solidairement pourvu, sur le côté opposé à la première articulation à roulement, d'une deuxième face 123 cylindrique de roulement de la deuxième articulation à roulement. Cette deuxième face 123 cylindrique de roulement roule sur une deuxième face 127 plane de roulement. La deuxième face 127 plane de roulement est formée sur une deuxième plaque 126 de support, qui est reliée à une caisse de voiture d'un véhicule. La première et la deuxième articulation à roulement sont respectivement pourvues de guides 128 latéraux. De plus, un soufflet 110 élastique en matériau élastomère est disposé entre l'extrémité du tube 132 cylindrique du vérin 103 et la première plaque 124 de support; il sert de protection contre l'encrassement. 8 2780373 Le mode de construction suivant la deuxième forme de réalisation permet d'obtenir un très faible encombrement. Tout comme dans la première forme de réalisation, les articulations à roulement de la deuxième forme de réalisation sont disposées parallèlement entre elles de telle sorte qu'elles permettent un mouvement de pivotement avec force de rappel transversalement à la direction de marche du véhicule. Eventuellement, on peut en outre adjoindre, pour relier le support 100 oscillant au bogie et à la caisse de voiture, des articulations qui autorisent un pivotement dans la direction longitudinale du véhicule. En plus des formes de réalisation représentées ici, I'invention autorise d'autres possibilités de conception. Les rayons des faces de roulement cylindriques des articulations à roulement individuelles peuvent ainsi être choisis différemment, pour réaliser des caractéristiques de mouvement particulières. De plus, on peut aussi remplacer les faces de roulement cylindriques par des faces de roulement sphériques ou en ellipsoïde, qui autorisent d'autres caractéristiques de mouvement du support oscillant. On peut ainsi réaliser également des possibilités de mouvement dans plusieurs directions. A titre d'exemple, avec une forme sphérique des faces de roulement, on peut ainsi obtenir également une mobilité dans la direction longitudinale du véhicule sans avoir besoin d'articulations supplémentaires telles que l'articulation 4 de bogie et l'articulation 5 de caisse de voiture. En outre, le support 1 oscillant suivant l'invention n'est pas limité à l'utilisation des vérins 3 ou 103 représentés, mais peut aussi être conçu avec d'autres moyens de suspension, ou encore sans suspension. Les articulations 4 et 5 à deux degrés de liberté peuvent aussi être remplacées par d'autres types d'articulations autorisant un mouvement souhaité de pivotement dans la direction longitudinale du véhicule. Les faces 122 et 123 de la forme de réalisation suivant la figure 3 peuvent aussi être séparément fabriquées, et accouplées au piston 131 cylindrique et, respectivement, au tube 132 cylindrique. De plus, on peut aussi combiner comme faces de roulement d'une articulation à roulement deux faces cylindriques, en ellipsoïde ou sphériques. Les faces de roulement courbes peuvent aussi être formées sur les plaques de support. 9 2780373 REVENDICATIONS 1.- Support (1 ou 100) oscillant à corps de support élastique pour une caisse de voiture, notamment d'un véhicule ferroviaire, le support (1 ou ) oscillant étant disposé entre un bogie du véhicule et la caisse de voiture et s'appuyant sur le bogie par l'intermédiaire d'une première articulation à roulement (face 22 ou 122 de roulement), caractérisé en ce que le support (1 ou 100) oscillant s'appuie sur la caisse de voiture par l'intermédiaire d'une deuxième articulation à roulement (face 23 ou 123 de roulement). 2.- Support oscillant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de support élastique comporte un vérin (3 ou 103), notamment un vérin hydropneumatique. 3.- Support oscillant suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le vérin (3 ou 103) est disposé élastiquement entre la première et la deuxième articulation à roulement (faces 22 et 122 de roulement ou faces 23 et 123 de roulement). 4.- Support oscillant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des faces (23 ou 123 et 27 ou 127) respectives de roulement de la première ou de la deuxième articulation à roulement sont formées sur l'extrémité côté tube cylindrique ou côté piston cylindrique du vérin. 5.- Support oscillant suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'un ensemble (2) de roulement du support (1) oscillant est disposé en série avec le vérin (3), l'ensemble (2) de roulement étant pourvu de faces (22 ou 25) de roulement de la première et de la deuxième articulation à roulement. 6.- Support oscillant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la deuxième articulation à roulement est symétrique de la première articulation à roulement, l'axe de pivotement de la 2780373 deuxième articulation à roulement étant orienté parallèlement à l'axe de pivotement de la première articulation à roulement. 7.- Support oscillant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la première et/ou la deuxième articulation à roulement roulent cylindriquement, sphériquement ou en ellipsoïde. 8.- Support oscillant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les axes de pivotement de la première et de la deuxième articulation à roulement sont orientés dans la direction longitudinale du véhicule. 9.- Support oscillant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les articulations à roulement comportent chacune une face (22 et 23 ou 122 et 123) de roulement cylindrique et une face (25 et 27 ou et 127) de roulement plane. 10.- Support oscillant l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que la paire de faces de roulement de la première articulation à roulement et/ou de la deuxième articulation à roulement est conçue de telle sorte que, lors d'un mouvement de roulement en éloignement de la position médiane du support (1 ou 100) oscillant, la distance (a) verticale entre les points de contact des faces respectives de roulement des deux articulations à roulement augmente. 11.-Support oscillant l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisé en ce qu'une articulation (4 ou 5) à deux degrés de liberté, dont l'axe de pivotement s'étend dans la direction transversale du véhicule, est disposée au point d'assemblage entre le support (1 ou 100) oscillant et la caisse de voiture et/ou entre le bogie et le support oscillant.