Brevet FR2815594A1 — publié le 20020426

SUSPENSION FERROVIAIRE EQUIPEE D'UNE BOITE D'ESSIEU A PALETTES L'invention se rapporte à une suspension ferroviaire équipée d'une boite d'essieu à palettes. Classiquement, une suspension de matériel ferroviaire comprend une boite d'essieu, des ressorts de suspension et un dispositif d'amortissement des oscillations. Sur les véhicules ferroviaires, on utilise généralement une boite d'essieu à palettes. Classiquement, une boite d'essieu à palettes comprend : - un corps présentant une cavité apte à loger une fusée d'essieu avec ses moyens de guidage en rotation et, - de part et d'autre de ce corps, en sa partie inférieure, une palette pour l'appui des ressorts de la suspension. Sur les boites d'essieux connues à ce jour, les palettes sont reliées aux faces latérales du corps par des voiles où se localisent les contraintes. Ces faces latérales et ces voiles constituent des faces de guidage de la boite d'essieu lorsqu'elle se déplace verticalement par rapport au châssis. Des membrures verticales ou guides encadrent donc le corps de la boite d'essieu. Sur les boites d'essieu à palettes connues, la cavité logeant les moyens de guidage est délimitée par une paroi tubulaire et, plus précisément, une paroi cylindrique de révolution. La fusée d'essieu et les moyens de guidage sont alors engagés selon une direction parallèle à l'axe longitudinal de la cavité tubulaire. Les moyens de guidage en rotation sont maintenus dans cette cavité par des moyens de fixation et, notamment, deux flasques rapportées sur les faces avant et arrière du corps de la boite. L'appui supérieur de ces ressorts est, par exemple, réalisé par un chapeau relié au châssis par des anneaux obliques. Outre les ressorts, la suspension comprend généralement un dispositif d'amortissement connu sous le nom de Lenoir . Ce dispositif comprend une plaque d'usure frottant sur l'une des faces latérales de la boite d'essieu pour en freiner le déplacement. Cette plaque d'usure est portée par un axe traversant une des deux membrures encadrant la boite d'essieu et cet axe est sollicité à son extrémité libre par l'un des appuis supérieurs des ressorts de la suspension qui se présentent sous la forme de chapeaux. Ces plaques d'usures sont en acier ou en manganèse et, bien que résistantes, doivent souvent être remplacées, ce qui engendre un coût important notamment pour dessouder ces plaques puis les ressouder. Le temps d'intervention pour le montage et démontage de ces boites d'essieu est relativement pénalisant. L'invention a pour objectif notamment d'apporter une solution aux problèmes évoqués plus haut. A cet effet, l'invention a pour objet une suspension comprenant : - une boite d'essieu à palettes comprenant elle-même un corps présentant une cavité apte à loger une fusée d'essieu avec ses moyens de guidage en rotation et, de part et d'autre de ce corps, en sa partie inférieure, une palette, - en appui sur chaque palette, les ressorts de suspension, - des appuis supérieurs de ressort et - un dispositif d'amortissement, cette suspension étant caractérisée en ce que le dispositif d'amortissement est une pièce qui, comprenant un matériau viscoélastique, est monté entre la face latérale de la boite d'essieu et l'appui supérieur de ressort pour travailler notamment en cisaillement. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé, qui représente schématiquement : - figure 1 : une vue de côté d'une boîte d'essieu, - figure 2 : une vue en perspective d'une boîte d'essieu. En se reportant au dessin, on voit une suspension 1 avec sa boite 2 d'essieu, ses ressorts 3 et un dispositif 4 d'amortissement des oscillations. Cette boite 2 d'essieu est dite à palettes 5. Elle est destinée à être utilisée sur des matériels ferroviaires et, notamment mais non exclusivement, sur des bogies. Classiquement, la boite à palettes comprend un corps 2A présentant une cavité apte à loger une fusée d'essieu avec ses moyens de guidage en rotation et, de part et d'autre de ce corps, en sa partie inférieure, une palette 5 pour l'appui inférieur des ressorts d'une suspension. Cette cavité 2B est tubulaire d'axe longitudinal perpendiculaire aux faces avant et arrière du corps de la boite. Le haut de chaque ressort s'appuie sur le châssis via des appuis 6 supérieurs de ressort. Ces moyens de guidage en rotation et l'essieu ne sont pas représentés. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif 4 d'amortissement est une pièce 4 qui, comprenant un matériau viscoélastique, est montée entre la face latérale de la boite d'essieu et l'appui supérieur de ressort pour travailler notamment en cisaillement. Pour travailler en cisaillement, l'une 4A des extrémités de cette pièce viscoélastique est immobilisée en translation sur la face 7 latérale de la boite d'essieu et l'autre extrémité 4B est également immobilisée en translation sur l'appui 6 supérieur du ressort. La fixation peut se faire par exemple par collage. La pièce peut être immobilisée par appui dans une empreinte 8. Les faces latérales de la boite d'essieu et/ou de l'appui supérieur présentent alors une empreinte. La pièce est avantageusement constituée par un complexe en matériau 10 viscoélastique et feuille 11 de métal, lesquelles couches de matériau et feuilles de métal sont collées alternativement. Plusieurs couches de matériau élastique alternent avec plusieurs plaques de métal. Il s'agit de carré ou rectangle d'épaisseur déterminée en fonction du matériau et des caractéristiques souhaitées. Sur chaque coté de la boite d'essieu, est ainsi montée une pièce 4 viscoélastique. La boite d'essieu ne présente plus de voiles latéraux reliant le corps 2A et les palettes 5. Il n'y a donc plus de concentration des contraintes dans ces voiles car la transmission des forces se fait sur toute la largeur de la boite. On obtient une suspension sans butée en X et Y. Les palettes se prolongent sous la boite pour former globalement un support de section sensiblement constante et homogène, c'est à dire un support dépourvu principalement de cavité notamment au niveau des zones susceptibles de recevoir le faisceau incident des dispositifs de mesure de la température de la boite d'essieu intitulés DBC . La section transversale de ce support est sensiblement pentagonale. Selon une caractéristique de l'invention, les deux faces 7 latérales du corps de la boite d'essieu sont inclinées par rapport à la verticale pour converger vers le haut de la boite d'essieu de sorte que les pièces 4 viscoélastiques travaillent en compression et en cisaillement. Du fait de cette inclinaison, la pièce 4 viscoélastique crée donc une loi de raideur non linéaire alors qu'elle est linéaire lorsque les faces latérales sont verticales. L'angle d'inclinaison des faces latérales de la boite d'essieu par rapport à la verticale ne doit pas être trop grand pour éviter que l'effet compression soit trop important par rapport au cisaillement. L'appui 6 supérieur des ressorts est formé par une lame 6 en L inversé, la grande branche 6A du L servant d'appui pour la pièce 4 viscoélastique. L'appui de la pièce élastique se fait sur l'extérieur de cette grande branche 6A. La grande branche du L sera, de préférence, mais non nécessairement, parallèle à la face latérale du corps de la boite d'essieu dont elle est en vis à vis. L'autre branche 6B du L est fixée rigidement sur le châssis de sorte que l'entraxe est fixe. La fixation de cet appui supérieur sur le châssis peut se faire par boulonnage ou soudure. L'avantage d'une telle suspension mixte, c'est à dire ressort acier et matériau viscoélastique permet de réduire les effets liés à la modification du comportement élastique d'un matériau viscoélastique suite à des variations de température. On pourra choisir, par exemple, une répartition de 50% du travail dans les ressorts et 50% dans le matériau viscoélastique en sachant que 100% du dissipatif se fait dans le matériau viscoélastique. Bien évidemment, cette répartition est variable. Il n'y a plus d'usure car les frottements ont disparu, ce qui engendre des coûts d'entretien plus faible. Les pièces 4 viscoélastiques situées de part et d'autre de la boîte d'essieu assurent le centrage de la boite d'essieu. C'est par le choix des raideurs latérales et longitudinales que l'on contrôle les déplacements en X, Y et Z. Avantageusement, la paroi délimitant la cavité 2A logeant les moyens de guidage de la fusée d'essieu est délimitée : - d'une part, par une face 20 au moins localement courbe ayant une section en U retournée ouverte dans la face inférieure du corps de la boite d'essieu à la manière d'une entaille (100), et - d'autre part, par une plaque 30 dite de fermeture montée amovible fermant l'entrée de cette entaille (100). Cette disposition autorise que l'essieu pourvu de ses moyens de guidage en rotation soit monté et retiré de la boite d'essieu par un mouvement relatif vertical. La fusée d'essieu munie de ses moyens de guidage est donc engagée par le dessous de la boite d'essieu. Ces moyens de guidage en translation se présentent sous la forme d'une cartouche bi-conique étanche connue sous le sigle CTBU (non représenté). Des bourrelets 40 ou nervures latérales en saillie par rapport à la face interne de la cavité immobilisent en translation, selon l'axe de l'essieu, ces moyens de guidage en rotation et donc l'essieu. D'autres moyens de verrouillage sont utilisables tels un coincement. La plaque 30 de fermeture est en appui par ses deux extrémités sur la face 20 interne de l'entaille, elle évite le rapprochement des bords de l'entaille et, donc, le pincement des moyens de guidage. Les coûts de fabrication d'une telle boite d'essieu sont réduits car moins d'usinage et pas de soudure d'où une possible augmentation du taux de contrainte. REVENDICATIONS 1. Suspension ferroviaire équipée d'une boite d'essieu à palettes comprenant : - un corps (2A) présentant une cavité apte à loger une fusée d'essieu avec ses moyens de guidage en rotation et, de part et d'autre de ce corps, en sa partie inférieure, une palette (5) pour l'appui inférieur des ressorts d'une suspension, - en appui sur chaque palette, les ressorts de suspension, - des appuis supérieurs de ressort et - un dispositif d'amortissement, cette suspension ferroviaire étant CARACTERISEE en ce que le dispositif (4) d'amortissement est une pièce (4) qui, comprenant un matériau viscoélastique, est montée entre la face latérale de la boite d'essieu et l'appui supérieur de ressort pour travailler notamment en cisaillement. 2. Suspension ferroviaire selon la revendication 1 caractérisée en ce que les faces latérales de la boite d'essieu et/ou de l'appui supérieur présentent une empreinte. 3. Suspension ferroviaire selon la revendication 1 caractérisée en ce que la pièce (4) est constituée par un complexe en couches de matériau (10) viscoélastique et feuilles (11) de métal assemblées alternativement. 4. Suspension ferroviaire selon la revendication 1 caractérisée en ce que, sur chaque côté de la boite d'essieu, est ainsi montée une pièce (4) viscoélastique. 5. Suspension ferroviaire selon la revendication 1 caractérisée en ce que les deux faces (7) latérales du corps de la boite d'essieu sont inclinées par rapport à la verticale pour converger vers le haut de la boite d'essieu de sorte que les pièces (4) viscoélastiques travaillent en compression et en cisaillement. 6. Suspension ferroviaire selon la revendication 1 ou 5 caractérisée en ce que l'appui (6) supérieur des ressorts est formé par une lame (6) en L inversé, la grande branche (6A) du L servant d'appui pour la pièce viscoélastique. 7. Suspension ferroviaire selon la revendication 6 caractérisée en ce que la grande branche (6A) du L est parallèle à la face latérale du corps de la boite d'essieu dont elle est en vis à vis. 8. Suspension ferroviaire selon la revendication 1 ou 5 caractérisée en ce que la paroi délimitant la cavité (2A) logeant les moyens de guidage de la fusée d'essieu est délimitée : - d'une part, par une face (20) au moins localement courbe ayant une section en U retournée ouverte dans la face inférieure du corps de la boite d'essieu à la manière d'une entaille (100), et - d'autre part, par une plaque (30) dite de fermeture montée amovible fermant l'entrée de cette entaille (100). 9. Suspension ferroviaire selon la revendication 8 caractérisée en ce que des bourrelets (40) ou nervures latérales immobilisent en translation, selon l'axe de l'essieu, les moyens de guidage en rotation. 10. Suspension ferroviaire selon la revendication 8 caractérisée en ce que la plaque (30) de fermeture est en appui par ses deux extrémités sur la face (20) interne de l'entaille.