Brevet FR2896220A1 — publié le 20070720

SUSPENSION SECONDAIRE A AIR POUR UN VEHICULE FERROVIAIRE, ET VEHICULE AINSI EQUIPE. L'invention concerne une suspension secondaire à air pour un véhicule ferroviaire, en particulier une voiture de passagers. D'une manière générale, une caisse de voiture de passagers est supportée par deux bogies situés respectivement vers les deux extrémités de la caisse. Chaque bogie comprend généralement deux essieux, et chaque bogie est relié d'une part à chaque essieu par un dispositif de suspension primaire à ressorts hélicoïdaux par exemple, et d'autre part à la caisse de la to voiture par deux dispositifs de suspension secondaires à air qui sont chacun associés pour des questions de sécurité, à un dispositif de secours apte à compenser toute fuite d'air dans la suspension secondaire associé et qui pourrait provoquer éventuellement un déraillement du véhicule ferroviaire lancé à grande vitesse. 15 Le rôle de ces suspensions secondaires à air est essentiellement d'améliorer le confort des passagers, et elles doivent donc présenter une très grande souplesse. A cet effet, on utilise des suspensions secondaires à air qui peuvent avoir des fréquences basses très basses de l'ordre d'un hertz, mais à condition de pouvoir stocker un volume d'air 20 suffisamment important. Concrètement, une suspension secondaire à air est constituée par une membrane souple et étanche, qui peut se présenter sous la forme d'un pneumatique relié à un réservoir auxiliaire d'air pour augmenter le volume d'air emrnagasiné dans la membrane. 25 Selon un art antérieur connu et qui sera décrit plus loin en référence à la figure 1 des dessins annexés, le réservoir auxiliaire est placé au-dessus de la membrane et la suspension de secours est placée sous la membrane. Tous ces éléments forment une suspension secondaire, sont alignés suivant un axe sensiblement vertical et présentent une symétrie de 30 révolution autour de cet axe. Cependant, le fait de placer le réservoir auxiliaire au-dessus de la membrane augmente la hauteur de la suspension secondaire, c'est-à- dire la hauteur qui sépare globalement le bogie et la caisse du véhicule. Or, dans l'industrie ferroviaire, on recommande que cette hauteur puisse être 35 minimisée au maximum, ce qui n'est pas le cas avec un réservoir auxiliaire placé au-dessus de la membrane. Pour réduire cette hauteur et selon un autre art antérieur connu, on déporte le réservoir auxiliaire et on le relie à la membrane par une canalisation de liaison. Une suspension secondaire du type évoqué précédemment présente de nombreux inconvénients parmi lesquels il faut notamment citer : s - une augmentation de poids occasionnée par la présence des réservoirs auxiliaires ; - une hauteur trop importante lorsque chaque réservoir auxiliaire est situé au-dessus de la membrane, ou des pertes de chages non négligeables occasionnées par les canalisations de liaison lorsque les io réservoirs sont déportés ; - des réservoirs auxiliaires qui doivent être parfaitement étanches et qui doivent être contrôlés périodiquement, dès l'instant où ils constituent des dispositifs à pression ; - le fait de prévoir des emplacements accessibles pour y loger 15 les réservoirs auxiliiaires ; et - un coût de fabrication non négligeable. Un but de l'invention est de pallier notamment les inconvénients précités en proposant une solution originale pour les réservoirs auxiliaires, et qui procure des avantages sur le plan du poids, du volume, de 20 la hauteur et du coût d'une suspension secondaire à air. A cet effet, l'invention propose une suspension secondaire à air pour un véhicule ferroviaire, en particulier une voiture de passagers, le véhicule comprenant une caisse supportée par au moins un bogie, et la suspension secondaire à air à la forme d'une membrane souple, déformable 25 et en un matériau élastomère qui est destinée à être solidaire de la caisse du véhicule, reliée à une réserve auxiliaire d'air et associée à une suspension de secours solidaire du bogie pour compenser toute fuite d'air dans la suspension secondaire à air, la suspension de secours et la suspension secondaire à air étant axialement alignés suivant un axe sensiblement 30 vertical, qui est caractérisée en ce que la suspension de secours est de forme annulaire et délimite un espace interne dont le volume est adapté pour constituer intégralement la réserve auxiliaire d'air. D'une manière générale, le volume d'air emmagasiné dans la suspension secondaire est d'au moins 35 litres (membrane plus réserve 35 auxiliaire), la pression de l'air est de l'ordre de 2 à 6 bars, et la hauteur de la suspension secondaire est inférieure à 330 mm, et de préférence de l'ordre de 300 mm. D'une manière générale, la suspension de secours est formée par des blocs annulaires réalisés en un matériau élastomère qui sont situés à l'extérieur d'un support principal de forme annulaire dont le volume intérieur forme la réserve auxiliaire d'air, ce support principal pouvant avantageusement avoir une forme tronconique avec sa grande base adjacente à la voiture et sa petite base adjacente au bogie. La suspension de secours peut comprendre au moins un lo premier bloc de suspension pour définir la raideur dans un plan sensiblement horizontal qui est solidaire du bogie, un deuxième bloc de suspension de forme tronconique pour définir la raideur dans un plan sensiblement vertical qui est monté entre une pièce annulaire solidaire du premier bloc et la face externe du support principal, et un troisième bloc de suspension pour définir 15 également la raideur dans un plan sensiblement horizontal, qui est monté à la face supérieure du support principal et qui fait saillie à l'intérieur de la membrane. La membrane de la suspension secondaire à air peut avoir la forme d'un pneumatique et comporter deux talons, ayant le même diamètre 20 ou non, qui sont montés dans deux logements ménagés à la partie supérieure du support principal et au niveau de la caisse de la voiture. Une suspension secondaire à air selon l'invention présente notamment des avantages parmi lesquels on peut citer : - une hauteur réduite qui est compatible avec les 25 recommandations des constructeurs ferroviaires par la suppression des réservoirs auxiliaires d'air ; - une facilité de montage et donc une économie de temps ; et - un coût de fabrication réduit. L'invention s'applique également à un véhicule ferroviaire, en 30 particulier une voiture de passagers, qui est équipé d'au moins une suspension secondaire à air telle que définie précédemment. D'autres avantages et caractéristiques et détails de l'invention ressortiront du complément de description qui va suivre, en référence à des dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels : 35 - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une suspension secondaire à air selon l'art antérieur évoqué en préambule . - la figure 2 est une vue en perspective d'un réservoir auxiliaire d'air associé à la suspension secondaire à air illustrée à la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation d'une suspension secondaire à air conforme à l'invention. La suspension secondaire à air 1 telle qu'illustrée à la figure 1 correspond à l'art antérieur évoqué en préambule. Cette suspension secondaire 1 est constituée par une membrane 3 souple, déformable et étanche ayant globalement la forme d'un pneumatique, et par un réservoir lo auxiliaire d'air 7 mis en communication avec la membrane 3. La suspension secondaire à air est associée à une suspension de secours 9 apte à compenser toute fuite d'air dans la membrane 3. La suspension secondaire à air 1 et la suspension de secours 9 sont superposées l'une sur l'autre en étant alignées suivant un axe X-X sensiblement vertical, et présentent une symétrie 15 de révolution autour de cet axe X-X. La membrane 3 présente deux talons 10 qui ont sensiblement le même diamètre et qui sont respectivement montés sur le pourtour périphérique de deux plaques de support métalliques circulaires supérieure 7a et inférieure 7b situées en regard l'une de l'autre. Le réservoir auxiliaire 7 20 est fixé au-dessus de la membrane 3 sur la plaque de support supérieur 7a et communique avec l'intérieur de la membrane 3 par un passage 12. Le réservoir auxiliaire 7 a par exemple la forme illustrée à la figure 2. La suspension de secours 9 est fixée au-dessous de la membrane 3, et est constituée par deux groupes de ressorts 14 séparés par une plaque 25 métallique 16. Le réservoir auxiliaire 7 et la suspension de secours 3 sont respectivement fixés à la caisse C du véhicule et au bogie B qui supporte ledit véhicule. Une telle suspension secondaire à air avec sa suspension de secours présente une hauteur H qui est de l'ordre de 330 mm. 30 La suspension secondaire 20 à air selon l'invention est illustrée à la figure 3, et elle est également constituée par une membrane 22 qui peut être du rnéme type que celle de la figure 1, et par une réserve auxiliaire d'air 24 qui remplace avantageusement le réservoir auxiliaire de la figure 1. La suspension secondaire à air 20 est également associée à une 35 suspension de secours 25 placée sous la membrane 22. La suspension de secours 25 et la membrane 22 sont axialement alignés suivant un axe X-X, comme dans le cas de la figure 1 et présentent une symétrie de révolution autour de cet axe X-X. La suspension de secours 25 est constituée par plusieurs s blocs annulaires réalisés en un matériau élastomère qui sont situés à l'extérieur d'un support principal métallique 27 de forme globalement cylindrique et dont le volume intérieur définit globalement la réserve auxiliaire d'air 24 qui est formée intégralement à l'intérieur de la suspension de secours 25. Avantageusement, le support métallique 27 a une forme io tronconique avec sa grande base adjacente à la membrane 22 et sa petite base adjacente au bogie B. Plus précisément, la suspension de secours 25 comprend un premier bloc annulaire de suspension 30 qui est en fait constitué d'un ensemble de deux blocs respectivement inférieur 30a et supérieur 30b, de 15 mêmes et solidarisés à une plaque intermédiaire métallique et annulaire 32. Cette solution à deux blocs permet une meilleure tenue à la pression qu'une solution à un seul bloc. La face inférieure du bloc inférieur 30a est solidaire du bogie B, alors que la face supérieure du bloc supérieur 30b est fixée par adhérisation à une plaque métallique annulaire 34. Le diamètre interne des 20 deux blocs 30a et 30b est supérieur au diamètre externe de la grande base du support principal 27 de forme tronconique. La suspension de secours 25 comprend un deuxième bloc annulaire 35, de forme tronconique qui est fixé par adhérisation entre la face externe du support principal 27 et une pièce intermédiaire métallique 36, 25 annulaire et de forme tronconique qui est fixée à la plaque 34 avec interposition d'un joint torique d'étanchéité 38. Bien entendu, les formes tronconiques du support principal 27 et de la pièce 36 sont complémentaires l'une de l'autre. La suspension de secours 24 comprend un troisième bloc 30 annulaire 40 qui est adhérisé par sa face inférieure à une plaque métallique 42, annulaire et qui est rapportée et fixée par des moyens de fixation 44 sur un rebord interne 46 de la grande base du support principal 27 de forme tronconique. La plaque 42 déborde de la grande base du support principal 27 pour former une cavité 48 avec un décrochement annulaire 49 prévu à la 35 périphérie de la grande base du support principal 27. Le rôle de cette cavité 48 sera explicité plus loin. La face supérieure du troisième bloc annulaire 40 est revêtue d'un revêtement anti-friction 40a. D'une manière générale, les premier et troisième blocs de suspension 30 et 40 définissent la raideur dans un plan sensiblement horizontal et le second bloc de suspension 35 définit la raideur dans un plan sensiblement vertical. La membrane 22 de la suspension secondaire 20 se présente sous la forme d'un pneumatique avec deux talons respectivement inférieur 50a et supérieur 50b. Le talon inférieur 50a est logé par serrage mécanique et Io étanche dans la cavité 49 précitée de la suspension de secours 25, et le talon supérieur 50b est logé dans une seconde cavité périphérique 52 ménagée entre une plaque métallique annulaire 54 en forme de T et la caisse C de la voiture. Le diamètre externe de la plaque 54 est sensiblement égal à celui de la plaque 42 qui lui fait face, et la distance séparant ces deux plaques 42 et 15 54 est supérieure à la hauteur du troisième bloc de suspension 40, lorsque la membrane 22 est à l'état gonflé. La membrane 22 forme un bourrelet 60 au-delà des deux plaques 42 et 54, ce bourrelet 60 se situant sensiblement en regard du premier bloc de suspension 30 de la suspension de secours 25, et présente 20 un diamètre qui est supérieur à la distance séparant les deux plaques 42 et 54. II est à noter que le bourrelet 60 peut se déformer librement en direction du bogie B et en venant prendre appui contre la face externe libre 62 du second bloc de suspension 35 de forme tronconique. La réserve auxiliaire d'air 24 ménagée à l'intérieur de la 25 suspension de secours 25 entre le premier bloc de suspension 30 et la grande base annulaire du support principal 27, communique directement avec la membrane 22 sans la présence d'aucune canalisation de liaison. Le volume d'air emmagasiné dans la membrane 22 et la réserve d'air 24 peut être de l'ordre de 40 litres, et la hauteur Ho prise par la suspension de secours 30 25 et la membrane 22 est de l'ordre de 300 mm. Selon le mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple et tel que décrit précédemment, la membrane 22 a été présentée comme ayant la forme d'un pneumatique monté dans un plan sensiblement horizontal avec deux talons 50a et 50b ayant sensiblement le même diamètre. 35 Bien entendu, l'invention s'applique également à des membranes de formes différentes, comme par exemple une membrane avec des talons de diamètres différents, une membrane avec des talons ayant ou non le même diamètre et qui est entourée par une ceinture de rigidification pour limiter son extension diamétrale. REVENDICATIONS 1) Suspension secondaire à air pour un véhicule ferroviaire, en particulier une voiture de passagers, le véhicule comprenant une caisse (C) supportée par au moins un bogie (B), et la suspension secondaire à air (20) à la forme d'une membrane (22) souple, déformable et en un matériau élastomère qui est destinée à être solidaire de la caisse (C) du véhicule, reliée à une réserve auxiliaire d'air (24) et associée à une suspension de secours (25) solidaire du bogie (B) pour compenser toute fuite d'air dans la suspension secondaire à air (20), la suspension de secours (25) et la ro suspension secondaire à air (20) étant axialement alignés suivant un axe sensiblement vertical (X-X), caractérisée en ce que la suspension de secours (25) est de forme annulaire et délimite un espace interne dont le volume est adapté pour constituer intégralement la réserve auxiliaire d'air (24). 2) Suspension secondaire selon la revendication 1, dans is laquelle le volume d'air emmagasiné dans la suspension secondaire (20) et la réserve (24) est d'au moins 35 litres et à une pression de l'ordre de 2 à 6 bars. 3) Suspension secondaire selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la hauteur séparant le bogie (B) et la caisse (C) du véhicule est 20 inférieure à 330 mrn, et de préférence de l'ordre de 300 mm. 4) Suspension secondaire selon une des revendications précédentes, dans laquelle la suspension de secours (25) est formée par des blocs annulaires (:30, 35, 40) en un matériau élastomère qui sont situés à l'extérieur d'un support principal (27) de forme annulaire dont le volume 25 intérieur forme la réserve auxiliaire d'air (24). 5) Suspension secondaire selon la revendication 4, dans laquelle le support principal (27) a une forme tronconique avec sa grande base adjacente à la caisse (C) de la voiture et sa petite base adjacente au bogie (B). 30 6) Suspension secondaire selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle la suspension de secours (25) comprend au moins un premier bloc de suspension (30) pour définir la raideur dans un plan sensiblement horizontal et qui est solidaire du bogie, et un deuxième bloc de suspension (35) pour définir la raideur dans un plan sensiblement vertical et qui est monté 35 entre une pièce annulaire (36) solidaire du premier bloc (30) et la face externe du support principal (27). 7) Suspension secondaire selon la revendication 6, dans laquelle la suspension de secours (25) comprend un troisième bloc de suspension (40) pour définir également la raideur dans un plan sensiblement horizontal, qui est monté sur la face supérieure du support principal (27) et fait sait saillie à l'intérieur de la membrane (22). 8) Suspension secondaire selon une des revendications 4 à 7, dans laquelle la membrane (22) a globalement la forme d'un pneumatique et comporte deux talons (50a, 50b) qui sont montés dans deux logements (49, 52) ménagés à la partie supérieure du support principal (27) et au niveau to de la caisse (C) de la voiture. 9) Suspension secondaire selon une des revendications 6 à 8, dans laquelle la membrane (22) forme un bourrelet (60) qui est situé sensiblement en regard du premier bloc de suspension (30) de la suspension de secours (25), et qui peut se déformer librement en prenant appui sur la 15 face externe libre (62) du second bloc de suspension (35) de forme tronconique de la suspension de secours (25). 10;- Véhicule ferroviaire, en particulier une voiture de passagers, supporté par au moins un bogie et équipé d'au moins une suspension secondaire à air telle que définie par l'une des revendications 20 précédentes.