Brevet FR3128183A1 — publié le 20230421

Titre : Suspension pour véhicule ferroviaire Suspension (16) pour un véhicule ferroviaire (10) comprenant : - une partie structurelle (18) d'un bogie (12) dudit véhicule ferroviaire (10), ladite partie structurelle (18) du bogie (12) comprenant une poutre structurelle creuse (20) ; - un réservoir ; et - un ressort à gaz principal (24) définissant un axe de ressort à gaz principal (A-A'), le ressort à gaz principal (24) étant relié fluidiquement au réservoir et étant configuré pour être alimenté en gaz sous pression par le réservoir. le réservoir comprenant : - une enveloppe extérieure (36), en particulier rigide, formée par la poutre structurelle creuse (20), et - une enveloppe interne (38) qui est flexible, l'enveloppe interne (38) étant située à l'intérieur de l'enveloppe externe (36) et étant formée par une vessie (52) qui est étanche par rapport au gaz sous pression, le réservoir étant situé le long de l'axe du ressort à gaz (A-A'). Figure pour l’abrégé : Figure 1 Suspension pour véhicule ferroviaire La présente invention concerne une suspension pour un véhicule ferroviaire, comprenant : - une partie structurelle d'un bogie dudit véhicule ferroviaire, ladite partie structurelle du bogie comprenant une poutre structurelle creuse ; - un réservoir, configuré pour contenir un gaz sous pression ; et - un ressort à gaz principal définissant un axe de ressort à gaz principal, le ressort à gaz principal étant destiné à être situé entre la partie structurelle du bogie et une caisse du véhicule ferroviaire, et configuré pour amortir les mouvements relatifs entre la partie structurelle du bogie et la caisse le long de l'axe du ressort à gaz principal, le ressort à gaz principal étant relié fluidiquement au réservoir et étant configuré pour être alimenté en gaz sous pression par le réservoir. Les suspensions typiques des véhicules ferroviaires sont des suspensions comprenant des ressorts à gaz, et plus particulièrement des ressorts pneumatiques. Ces suspensions comprennent un réservoir contenant un gaz sous pression et relié à un ressort à gaz. Les réservoirs sont souvent fixés à un bogie du véhicule ferroviaire, par exemple, sur un côté du bogie et sont reliés au ressort à gaz par un connecteur fixé sur le bogie. Le ressort à gaz, qui est situé entre une partie du bogie et une carrosserie du véhicule, amortit les mouvements relatifs verticaux entre la carrosserie et le bogie du véhicule. Le ressort à gaz est alimenté en gaz sous pression par le réservoir à travers le connecteur. Ces suspensions ne sont toutefois pas entièrement satisfaisantes. En effet, bien que ces suspensions assurent un certain amortissement entre le corps et la partie du bogie, la réponse dynamique, ou en d'autres termes, l'efficacité de l'amortissement, n'est pas suffisante pour assurer un confort optimal aux passagers du véhicule ferroviaire. C'est donc un objet de l'invention de proposer une suspension pour un véhicule ferroviaire offrant une réponse dynamique améliorée. À cet effet, l'invention concerne une suspension telle que mentionnée ci-dessus, dans laquelle le réservoir comprend : - une enveloppe extérieure, en particulier rigide, formée par la poutre structurelle creuse, et - une enveloppe interne qui est flexible par rapport à l'enveloppe externe, l'enveloppe interne étant située à l'intérieur de l'enveloppe externe et étant formée par une vessie qui est étanche par rapport au gaz sous pression, le réservoir étant situé le long de l'axe du ressort à gaz. Le fait de disposer d'un réservoir comprenant une enveloppe externe formée par une poutre du bogie et une enveloppe interne flexible à l'intérieur de ladite enveloppe externe est particulièrement avantageux, car il permet d'utiliser la structure sur laquelle le ressort à gaz est connecté comme un réservoir pour fournir du gaz sous pression. L'utilisation d'un tel réservoir situé le long de l'axe du ressort à gaz permet donc un acheminement efficace des gaz entre le ressort à gaz et le réservoir, améliorant ainsi la réponse dynamique de la suspension. Selon des modes de réalisation spécifiques de l'invention, la suspension comprend en outre une ou plusieurs des caractéristiques mentionnées ci-dessous, considérées indépendamment ou selon toute combinaison techniquement possible : - la vessie est formée d'un matériau élastomère ; - la suspension comprend un connecteur reliant le réservoir et le ressort à gaz principal, le diamètre interne du connecteur est compris entre 10 mm et 30 mm ; - le connecteur est un connecteur droit, la longueur du connecteur étant inférieure à 50 mm ; - la suspension comprend en outre un ressort secondaire, le ressort secondaire étant situé entre le ressort à gaz principal et le réservoir ; - le réservoir comprend une enveloppe intermédiaire qui est rigide par rapport à l'enveloppe interne, l'enveloppe intermédiaire étant située entre l'enveloppe externe et l'enveloppe interne, la vessie étant pressée sur l'enveloppe intermédiaire lorsque le réservoir contient le gaz sous pression ; - l'enveloppe intermédiaire est formée par une feuille pliée de matériau rigide, l'enveloppe intermédiaire comprenant un panneau principal et des panneaux latéraux, les panneaux latéraux étant des parties de la feuille de matériau rigide qui sont pliées par rapport au panneau principal ; - le panneau principal définit une ouverture de panneau principal, l'enveloppe externe définissant une ouverture d'enveloppe externe sur l'ouverture de panneau ; - le réservoir comprend un manchon de serrage le long d'un contour de l'ouverture du panneau principal et/ou le long d'un contour de l'ouverture de l'enveloppe externe ; et - l'enveloppe extérieure comprend des parois latérales, la distance entre les parois latérales et les panneaux latéraux étant supérieure à 5 mm. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui en est donnée ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, dans lesquelles : la est une vue schématique en perspective d'une suspension selon l’invention ; la est une vue schématique en perspective d'une vessie de la suspension de la ; la est une vue schématique en perspective de la suspension de la pendant une étape de son installation, dans laquelle une section du réservoir externe est ; et la est une vue schématique en perspective d'un détail de la suspension de la pendant une étape d'installation suivant l'étape illustrée à la . En référence à la , un véhicule ferroviaire 10 comprend un bogie 12, une caisse 14 et une suspension 16 pour ledit véhicule ferroviaire 10. Le véhicule ferroviaire 10 est par exemple un train tel qu'un train régional, un train à grande vitesse, un tramway ou un métro. Le bogie 12 comprend des roues (non représentées) du véhicule ferroviaire 10 et assure un déplacement guidé du véhicule ferroviaire 10 sur des rails (non représentés). Le bogie 12 comprend au moins une partie structurelle 18. La partie structurelle 18 relie par exemple les roues (non représentées) du bogie 12. La partie structurelle 18 comprend une poutre structurelle creuse 20. La poutre structurelle creuse 20 relie par exemple deux roues du bogie 12 et/ou relie des poutres structurelles supplémentaires du bogie 12. Le corps 14 comprend par exemple une cabine destinée à contenir des passagers ou des marchandises. Lors d'un fonctionnement normal du véhicule ferroviaire 10, la caisse 14 est située au-dessus du bogie 12. La suspension 16 comprend la partie structurelle 18 du bogie 12, un réservoir 22 ( ) configuré pour contenir un gaz sous pression, et un ressort à gaz principal 24. La suspension 16 comprend éventuellement en outre un ressort secondaire 26 et/ou un connecteur 28. Le ressort à gaz principal 24 est situé entre la partie structurelle 18 du bogie 12 et la caisse 14 du véhicule ferroviaire 10. Le ressort à gaz principal 24 définit un axe de ressort à gaz principal A-A' le long d'une direction de déformation du ressort à gaz principal. Le ressort à gaz principal 24 est configuré pour être allongé ou raccourci le long de l'axe du ressort à gaz principal A-A'. Pendant l'utilisation du véhicule ferroviaire, l'axe A-A' est un axe sensiblement vertical. Le ressort à gaz principal 24 comprend notamment une première extrémité 30 reliée, par exemple directement, au corps 14, une seconde extrémité 32 reliée, de préférence directement, au bogie 12, la première extrémité et la seconde extrémité étant mobiles l'une par rapport à l'autre le long du ressort à gaz principal A-A'. Le ressort à gaz principal 24 est configuré pour amortir les mouvements relatifs entre la partie structurelle 18 du bogie 12 et le corps 14 le long de l'axe principal du ressort à gaz A-A'. Le ressort à gaz principal 24 est relié fluidiquement au réservoir 22 et est configuré pour être alimenté en gaz sous pression par le réservoir 22. Lorsque le ressort à gaz principal 24 est en fonctionnement, il est alimenté en gaz sous pression par le réservoir 22. Le ressort à gaz principal 24 définit par exemple une chambre 34 remplie du gaz sous pression, la chambre 34 s'étendant entre la première extrémité 30 et la seconde extrémité 32. La chambre 34 est étanche par rapport au gaz sous pression. La chambre 34 présente une surface extérieure en forme de tore et forme un soufflet d'air du ressort à gaz principal 24. Le ressort à gaz principal 24 amortit les mouvements relatifs entre la partie structurelle 18 du bogie 12 et le corps 14 au moins partiellement par l'élasticité du gaz sous pression situé dans la chambre 34. Le ressort à gaz principal 24 définit par exemple une position de repos dans laquelle la distance entre la première extrémité 30 et la seconde extrémité 32 est une distance de repos. La chambre 34 du ressort à gaz principal 24 est alors par exemple configurée pour exercer une force de rétroaction sur la première extrémité 30 et la seconde extrémité 32 vers la position de repos du ressort à gaz 24, lorsque la distance entre la première extrémité 30 et la seconde extrémité 32 est déviée de la distance de repos. Dans un mode de réalisation spécifique, le ressort à gaz principal 24 comprend un amortisseur (non représenté) et/ou agit en outre comme un amortisseur, réduisant la vitesse de déplacement relatif entre le bogie 12 et le corps 14 lorsque le bogie 12 et le corps 14 sont en mouvement l'un par rapport à l'autre. Comme illustré sur la , lorsque la suspension 16 comprend un ressort secondaire 26, ce dernier est par exemple situé entre le ressort à gaz principal 24 et le réservoir 22. La seconde extrémité 32 du ressort à gaz principal 24 est alors par exemple reliée au bogie 12 par l'intermédiaire du ressort secondaire 26. Dans un mode de réalisation spécifique, le ressort secondaire 26 est un ressort à gaz. Le ressort secondaire 26 est alors par exemple relié fluidiquement au réservoir 22 ou à un réservoir secondaire. En alternative, ou en complément, le ressort secondaire 26 comprend un ressort hélicoïdal mécanique. Le réservoir 22 est configuré pour contenir le gaz sous pression à une pression comprise entre 2 et 10 bars. La capacité en gaz sous pression du réservoir est comprise entre 10 L et 100 L. Le gaz sous pression est de préférence de l'air. En variante, le gaz sous pression est de l'azote ou un gaz noble. Le réservoir 22 est situé le long de l'axe A-A' du ressort à gaz. En d'autres termes, le réservoir 22 s'étend dans le prolongement du ressort à gaz principal 24. Le réservoir 22 comprend une enveloppe externe 36, notamment rigide, et une enveloppe interne 38 flexible par rapport à l'enveloppe externe 36. Le réservoir comprend en outre de préférence une enveloppe intermédiaire 40. L'enveloppe externe 36 est formée par la poutre structurelle creuse 20. Dans la présente description, les caractéristiques relatives à la poutre structurelle creuse 20 s'appliquent donc à l'enveloppe externe 36, et inversement. L'enveloppe externe 36 définit intérieurement un volume d'enveloppe externe 48. Le volume d'enveloppe externe 48 est par exemple un parallélépipède. L'enveloppe externe 36 comprend par exemple des parois latérales 42 et comprend de préférence une paroi inférieure 44 et une paroi supérieure 46. Les parois latérales 42 sont reliées à la paroi inférieure 44 et à la paroi supérieure 46 et sont par exemple soudées à la paroi inférieure 44 et à la paroi supérieure 46. Comme illustré sur la , la paroi supérieure 46 est par exemple reliée aux parois latérales 42 après la mise en place de l'enveloppe intermédiaire 40 sur la paroi inférieure 44. L'enveloppe externe 36 comprend une ouverture d'enveloppe externe 50. Dans le mode de réalisation illustré à la , la paroi supérieure 46 définit l'ouverture d'enveloppe externe 50 le long d'un contour de l'ouverture principale. L'enveloppe externe 36 est rigide par rapport à l'enveloppe interne. L'enveloppe externe 36 est formée d'un matériau qui est rigide par rapport au matériau de l'enveloppe interne 40. Le matériau de l'enveloppe extérieure 36 est par exemple de l'acier. Sauf indication contraire, le terme « rigide » concernant l'enveloppe externe 36 signifie notamment qu'elle est plus rigide que l'enveloppe interne 40. L'enveloppe interne 38 est située à l'intérieur de l'enveloppe externe 36, dans le volume de l'enveloppe externe 48. L'enveloppe interne 38 est flexible par rapport à l'enveloppe externe 36. L'enveloppe interne 38 est formée par une vessie 52 étanche par rapport au gaz sous pression. Comme illustré sur la , l'enveloppe interne 38 définit un volume interne 54. L'enveloppe interne 38 est de préférence formée d'un matériau élastomère. L'enveloppe interne 38 est par exemple mobile entre une configuration dégonflée, lorsque l'enveloppe interne 38 n'est pas alimentée en gaz sous pression par le réservoir 22, et une configuration gonflée, lorsque l'enveloppe interne 38 est alimentée en gaz sous pression par le réservoir 22. L'enveloppe interne 38 est configurée pour être insérée dans l'enveloppe externe 36 lorsque l'enveloppe interne 38 est dans sa configuration dégonflée. L'enveloppe interne 38 est configurée pour être coincée dans l'enveloppe externe 36 lorsque l'enveloppe interne 38 est dans sa configuration gonflée. Le volume intérieur 54 définit la capacité en gaz sous pression du réservoir 22. Le volume du volume interne 54 est alors par exemple compris entre 10 L et 100L lorsque l'enveloppe interne 38 est dans sa configuration gonflée. Le volume du volume intérieur 54 lorsque l'enveloppe interne 38 est dans sa configuration gonflée est par exemple au moins 50 % plus grand que le volume du volume intérieur 54 lorsque l'enveloppe interne 38 est dans sa configuration dégonflée. L'enveloppe intermédiaire 40 est rigide par rapport à l'enveloppe interne 38. Dans un mode de réalisation particulier, l'enveloppe intermédiaire est flexible par rapport à l'enveloppe externe 36. L'enveloppe intermédiaire 40 est située à l'intérieur de l'enveloppe externe creuse 36. L'enveloppe intermédiaire 40 est située entre l'enveloppe externe 36 et l'enveloppe interne 38. L'enveloppe intermédiaire 40 entoure par exemple l'enveloppe interne 38 de telle sorte que l'enveloppe interne 38 est contrainte à l'intérieur de l'enveloppe intermédiaire 40 lorsque l'enveloppe interne 38 est dans sa configuration gonflée. En d'autres termes, la vessie 52 formant l'enveloppe interne 38 est pressée sur l'enveloppe intermédiaire 40 lorsque le réservoir 22 contient le gaz sous pression. L'enveloppe intermédiaire 40 est de préférence formée par une feuille pliée de matériau rigide. La feuille de matériau est par exemple une feuille d'acier ou d'aluminium, qui est pliée pour obtenir l'enveloppe intermédiaire 40. L'enveloppe intermédiaire 40 comprend par exemple unpanneau principal 56 et des panneaux latéraux 58. Dans l'exemple de la , l'enveloppe intermédiaire 40 comprend quatre panneaux latéraux 58. Les panneaux latéraux 58 sont des parties de la feuille de matériau rigide qui sont pliées par rapport au panneau principal 56. Dans l'exemple de la , deux des quatre panneaux latéraux 58 sont incurvés, formant des panneaux en forme de portion de cylindre, par exemple en forme de demi-cylindre. Dans cet exemple, les deux autres panneaux latéraux 58 sont plans et s'étendent perpendiculairement à la partie principale. Le panneau principal 56 comprend une ouverture de panneau principal 60 et définit l'ouverture de panneau principal 60 le long d'un contour de l'ouverture de panneau principal. La forme de l'ouverture du panneau principal 60 est par exemple similaire à la forme de l'ouverture de l'enveloppe externe 50. Comme présenté sur la , l'ouverture de l'enveloppe extérieure 50 s'ouvre sur l'ouverture de panneau principal 60. L'ouverture du panneau principal 60 et l'ouverture de l'enveloppe externe 50 forment par exemple ensemble un passage 62, l'enveloppe interne 38 étant adaptée pour être introduite dans l'enveloppe interne 38 pour être entourée de l'enveloppe intermédiaire 40 en passant par le passage lorsque l'enveloppe interne 38 est dans sa configuration dégonflée. La forme et la taille de l'ouverture 60 sont telles que, lorsque l'enveloppe interne est dans sa configuration gonflée, l'enveloppe interne 38 s'applique contre le panneau principal 56 sur la circonférence de l'ouverture 60. Par conséquent, l'enveloppe interne 38 est bloquée dans l'enveloppe intermédiaire 40 à l'état gonflé, et un retrait accidentel de l'enveloppe interne 38 de l'enveloppe intermédiaire 40 est évité. Dans le mode de réalisation illustré à la , l'ouverture du panneau principal 60 est allongée et est plus grande à ses extrémités que dans sa section centrale. Le panneau 60 est par exemple formé de deux orifices circulaires reliés par une fente 64. Le diamètre des orifices circulaires 64 est par exemple compris entre 50 et 200 mm. Les panneaux latéraux 58 de l'enveloppe intermédiaire 40 sont de préférence décalés par rapport aux parois latérales 42 de l'enveloppe interne 38 lorsque l'enveloppe interne est dans sa configuration dégonflée. La distance entre les parois latérales 42 et les panneaux latéraux 58 est de préférence supérieure à 5 mm. Le panneau principal 56 de l'enveloppe intermédiaire 40 est de préférence décalé par rapport à la paroi supérieure 46 de l'enveloppe externe 38 lorsque l'enveloppe interne est dans sa configuration dégonflée. La distance entre la paroi supérieure 46 et le panneau principal 56 est par exemple supérieure à 5 mm. Dans le mode de réalisation présenté à la , le réservoir 22 comprend en outre un manchon de serrage 66. Le manchon de serrage 66 est par exemple situé le long du contour de l'ouverture du panneau principal 60 et/ou le long d'un contour de l'ouverture de l'enveloppe externe 50. Lorsque la suspension 16 comprend un ressort secondaire 26, le manchon de serrage 66 coopère par exemple avec le ressort secondaire 26 pour empêcher l'échange de liquide depuis un extérieur de l'enveloppe externe 36 vers le volume de l'enveloppe externe 48. Le connecteur 28, visible sur la et la , est de préférence un connecteur droit. Le connecteur 28 est par exemple aligné sur l'axe A-A' du ressort à gaz et/ou s'étend le long de l'axe du ressort à gaz. Le connecteur 28 relie fluidiquement le réservoir, et plus particulièrement l'enveloppe interne 36, au ressort à gaz principal 24. Le connecteur 28 s'étend par exemple de l'enveloppe interne au ressort à gaz principal 24 à travers l'ouverture de l'enveloppe externe 50 et l'ouverture du panneau principal 60. Le diamètre interne du connecteur 28 est de préférence compris entre 10 mm et 30 mm. La longueur du connecteur est de préférence inférieure à 50 mm. L'installation de la suspension 16 susmentionnée va maintenant être brièvement présentée. Dans un premier temps, l'enveloppe intermédiaire 40 est insérée dans le volume d'enveloppe externe 48, comme illustré sur la . Dans un deuxième temps, l'enveloppe interne 38 dans sa configuration dégonflée est insérée dans le volume de l'enveloppe externe 48 à travers l'ouverture de l'enveloppe externe 50 et l'ouverture du panneau principal 60. Dans une troisième étape, le manchon de serrage 66 est positionné le long du contour de l'ouverture du panneau principal 60 et/ou le long du contour de l'ouverture de l'enveloppe externe 50. Dans une quatrième étape, le ressort à gaz principal 24 et par exemple le ressort secondaire, sont reliés à l'enveloppe interne 38 par le connecteur 28. Comme décrit précédemment, la structure du réservoir 22 permet d'utiliser une partie structurelle du bogie comme réservoir 22. Cela permet de positionner le réservoir le long de cet axe de ressort à gaz A-A', ce qui améliore la réponse dynamique de la suspension 16. La forme et la dimension du connecteur 28 contribuent en outre à améliorer la réponse dynamique de la suspension 16. Suspension (16) pour un véhicule ferroviaire (10) comprenant : une partie structurelle (18) d'un bogie (12) dudit véhicule ferroviaire (10), ladite partie structurelle (18) du bogie (12) comprenant une poutre structurelle creuse (20) ; un réservoir (22), configuré pour contenir un gaz sous pression ; et un ressort à gaz principal (24) définissant un axe de ressort à gaz principal (A-A'), le ressort à gaz principal (24) étant destiné à être situé entre la partie structurelle (18) du bogie (12) et une caisse (14) du véhicule ferroviaire (10), et configuré pour amortir les mouvements relatifs entre la partie structurelle (18) du bogie (12) et la caisse (14) le long de l'axe de ressort à gaz principal (A-A'), le ressort à gaz principal (24) étant relié fluidiquement au réservoir (22) et étant configuré pour être alimenté en gaz sous pression par le réservoir (22), caractérisé en ce que le réservoir (22) comprend : une enveloppe externe (36), en particulier rigide, formée par la poutre structurelle creuse (20), et une enveloppe interne (38) qui est flexible par rapport à l'enveloppe externe, l'enveloppe interne (38) étant située à l'intérieur de l'enveloppe externe (36) et étant formée par une vessie (52) qui est étanche par rapport au gaz sous pression, le réservoir (22) étant situé le long de l'axe du ressort à gaz (A-A'). Suspension (16) selon la revendication 1, dans lequel la vessie (52) est constituée d'un matériau élastomère. Suspension (16) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle la suspension (16) comprend un connecteur (28) reliant le réservoir (22) et le ressort à gaz principal (24), le diamètre interne du connecteur (28) étant compris entre 10 mm et 30 mm. Suspension (16) selon la revendication 3, dans laquelle le connecteur (28) est un connecteur droit, la longueur du connecteur (28) étant inférieure à 50 mm. Suspension (16) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la suspension (16) comprend en outre un ressort secondaire (26), le ressort secondaire étant situé entre le ressort à gaz principal (24) et le réservoir (22). Suspension (16) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le réservoir (22) comprend une enveloppe intermédiaire (40) rigide par rapport à l'enveloppe interne (38), l'enveloppe intermédiaire (40) étant située entre l'enveloppe externe (36) et l'enveloppe interne (38), la vessie (52) étant pressée sur l'enveloppe intermédiaire (40) lorsque le réservoir (22) contient le gaz sous pression. Suspension (16) selon la revendication 6, dans laquelle l'enveloppe intermédiaire (40) est formée par une feuille pliée de matériau rigide, l'enveloppe intermédiaire (40) comprenant un panneau principal (56) et des panneaux latéraux (58), les panneaux latéraux (58) étant des parties de la feuille de matériau rigide qui sont pliées par rapport au panneau principal (56). Suspension (16) selon la revendication 7, dans laquelle le panneau principal (56) définit une ouverture de panneau principal (60), l'enveloppe externe (36) définissant une ouverture d'enveloppe externe (50) s'ouvrant sur l'ouverture de panneau (60). Suspension (16) selon la revendication 8, dans laquelle le réservoir (22) comprend un manchon de serrage (66) le long d'un contour de l'ouverture de panneau principal (60) et/ou le long d'un contour de l'ouverture de l'enveloppe externe (50). Suspension (16) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans laquelle l'enveloppe externe (36) comprend des parois latérales (42), la distance entre les parois latérales (42) et les panneaux latéraux (58) étant supérieure à 5 mm.