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L'invention est relative à une suspension hydro-pneumatique pour véhicules, tout particulièrement véhicules sur raila.
Il est connu de suspendre à l'aide de lames de ressort et de maiL- lons élastiques des véhicules sur rails à deux axes de manière à s'opposer aux chocs verticaux et horizontaux et il eat également connu de disposer des véhicules sur rails à, plusieurs axes sur des bogies qui sont suspendus de ma- nière appropriée. Lorsqu'il s'agit de déviations horizontales de la partie suspendue du véhicule sur rails, il se forme des forces de rappel actives dans les maillons élastiques en raison de ce type do suspension.
La durée des oscillations de la partie suspendue du véhicule est approximativement indépendante de la masse du véhicule et presque uniquement fonction de la
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longueur du maillon élastique. En. outre, on connaît des ressorts à air pour des véhicules dans lesquels des matelas d'air sont disposés en forme d'anneau qui, en raison de leur forme, amortissent les forces verticales et, dans une cer- taine mesure, également les forces horizontales, afin d'amortir les chocs ho- rizontaux et de limiter les mouvements transversaux de la partie suspendue.
Les suspensions connues exigent un espace condidérable. Leurs pointa d'articulation sont souvent très éloignés les uns des autres. Cependant, lors- qu'il s'agit de roues de roulement de petit diamètre qui, actuellement, sont utilisées tout particulièrement pour des trains à plateforme, il est essentiel que les suspensions n'occupent qu'un espace restreint.
Si, avec des ressorts mécaniques et afin d'accroître le comfort du roulement, il faut obtenir des caractéristiques doucement élastiques, la course du ressort doit être considérablement plus grande que celle admise par la zone maximum du réglage en hauteur.
De plus, lorsqu'il s'agit de véhicules sur rails modernes, il faut ajouter le fait qu'en raison de la construction légère, la différence de poids entre des véhicules vides et des véhicules chargés s'accroît de plus en plus par rapport au poids total, de manière que lorsqu'il s'agit d'oscillations dé- pendant de la masse, ces dernières présentent dans les deux cas cités une fré- quence extrêmement différente.
L'invention vise à faire varier la valeur de suspension dp/ds de la suspension verticale et horizontale et de la rendre largement proportionnelle à la masse suspendue afin d'obtenir une action élastique maximum sous n'importe quelle charge, tout particulièrement également en ce qui concerne la suspension horizontale souvent négligée jusqu'à présent, ainsi qu'à procurer un comfort de roulement maximum tout en obtenant une petite course du ressort.
En outre, la suspension doit être exécutée d'une manière aussi peu encombrante et fermée que possible, tout en étant robuste et en procurant un maximum de sécurité de service. Sous forme d'un ensemble encastré, elle doit pouvoir être logée tant dans le palier de l'axe que dans le châssis même du véhicule; la disposition mentionnée en premier lieu présentant l'avantage que le palier même de l'axe reçoit tous les éléments élastiques nécessaires, tan- dis que la seconde disposition présente l'avantage que les éléments de la sus. pension même forment partie de la masse.suspendue.
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Le but visé par 1'invention est atteint du fait qu'une suspension hydro-pneumatique pour véhicules, tout particulièrement véhicules ferroviaires} est exécutée de manière que l'on prévoit des cellules de refoulement qui trans- forment les pression et chocs horizontaux et verticaux en pression de fluide qui est amenée à des éléments élastiques appropriés agissant progressivement, -tandis que les circuits de pression des cellules sont couplés. Le couplage des circuits de pression est réalisé de manière qu'il ne soit actif que dans Une z8ne de fréquence, choisie au préalable, des oscillations du véhicule.
Les cellules.de refoulement sont, de préférence, formées par des cylindres à pistons et sont reliées, de préférence, à deux emmagasineurs d'élasticité à courbe caractéristique élastique de-manière que dans la z8ne des faibles oscillations, la rigidité élastique dépende de la charge et, par conséquent, que la durée des oscillations soit approximativement indépendante de la masse, tandis que des amortisseurs sont prévus qui agissent fortement lorsqu'il s'agit d'oscillations plus importantes. Les amortisseurs peuvent être formés par des étrangleurs à section transversale réglable.
On peut pré- voir un amortisseur additionnel, sous forme de piston différentiel disposé dans la canalisation conduisant du cylindre vertical au cylindre horizontal et qui, au côté le plus grand, est soumis à la pression du ressort vertical et, au côté plus petit, à la pression du ressort horizontal. Le piston diffé- rentiel est maintenu dans la position centrale par des moyens appropriés. Une compensation lente de la pression est possible par l'intermédiaire de forages longitudinaux de diamètre relativement petit, et ce, tant que le piston dif- férentiel ne s'applique pas contre la face supérieure ou inférieure du cylindre qui l'entoure, application provoquée par une pression exagérée dans l'un des deux circuits de pression. Avantageusement les mouvements du piston différen- tiel sont amortis par des moyens quelconques, afin d'éviter tout flottement.
Les cylindres horizontaux et verticaux peuvent agir sur un ommagasineur d'élas- ticité commun ou séparé; cependant il faut toujours prévoir des commnications entre lea canalisations qui doivent être munies do moyens amortisseurs. En rai.- son des forces plus faibles qui se Manifestent, les cylindres horizontaux sont d'un diamètre réduit, tandis que les pistons, agissant dans ces cylindres, sont exécutés sous la forme de pistons étages afin d'obtenir un accroissement rapide de la rigidité élastique.
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Les éléments élastiques peuvent être formés par des matelas d'air.
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Additioilnellement on peut prévoir des ressorts à corps solide, sous forme de ressorts de compression ou de ressorts annulaires; cependant il faut veiller
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que la courbe caractéristique des .7pensions agissant en commun corresponde aux exigences posées. En tenant @@@@e d'une construction présentant un mini- mum d'encombrement, il est possible de prévoir un ressort à corps solide se présentant avantageusement, par exemple, sous la forme d'une colonne à res- sorts annulaires, entourant les cylindres verticaux.
Afin que la course du ressort soit.réduite malgré une suspension douce et afin de compenser des pertes dues aux fuites, on prévoit une poupe qui est, de préférence, actionnée depuis l'axe par l'intermédiaire d'un excen-
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trique, mais qui peut également avoir uu aotionneuent indépendant. Si la pompa est actionnée depuis l'axe, on peut prévoir additionneller:ent des récip¯¯enta sous pression afin de comr-cruer ravissement du véhicule par rapport 8.U 'b';r6 supérieur des rails lors d' w.c. charge croissante pendant les arrêta 1 p;r exem- ple lorsqu'il s'agit d'un trafic onlli1ms.
Lorsqu'il s'agit de transports de marchandises, une telle disposition nc sera généralement pas néceGG.:J.:i:"et ±'1J1:t.)ui. si la pompe est exécutée de iiai.-iire qu'elle puisse déjà âpres un court tr"ljut soulever le châssis du véhicule, même si Le dit châssis devait s'appliquer sur les rails après le chargement. La pompe est commandée par l'intermédiaire d'un
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tiroir qui est mû par le moavejicn.t relatif axe-châssis. Afin d'empêcher une in- version rapide dd la commande lors de chocs occasionnels, le tiroir de commande est avantageusement amorti par rapport au mouvement du châssis.
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Plusieurs formes d'exécution, dei;i:à,es à titre d'exemple non limita- tif, sont représentées aux decsi:3 annexés, dans lesquels! La fig. 1 est une 00U:]:'8 scuénrttrus d'une disposition suivant l'in- vention; pour des raisons de clarté, lus 1;;; IZ.Jacrasineu:rs d'élasticité étant dé- placés vers l'extérieur et le piston horizontal étant basculé de 90"
La fige 2 est une coupe horizontale de la disposition suivant l'in- vention au-dessus du support-axe.
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La fig. 3 est une coupa suivant la li,à.ne 111-111 de la fie. z.,
La fig. 4 est une coupe verticale dans le sens longitudinal du wagon d'une autro forme d'exécution de la disposition suivant l'invention.
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L'axe 27 s(appuie contre le châssis 1 du véhicule par l'intermédiaire d'un nombre approprié de ressorts en caoutchouc 2 et, de préférence, de deux bielles 3 à têtes à rotules. Les dites bielles reposent sur les pistons 0 qui glissent dans les cylindres 6 qui sont disposés sur le boîtier de palier de l'axe ou une partie de ce dernier. Afin d'obtenir une obturation étanche entre -les cylindres et les bielles 3, on prévoit les manchettes en accordéon 4 (fig.3).
Les pistons 5 portent des coussinets en caoutchouc qui empêchent tout endomma- gement lorsque le piston s'applique contre'le cylindre 6. Les cylindres 6 sont raccordés aux canalisations 8 qui sont reliées, par l'intermédiaire des étran- gleurs 9 à une canalisation commune 10. Depuis la canalisation 10 s'embranchent les canalisations 11 qui conduisent à des chambres de pression 12,, en forme de cylindre creux, dans le quelles des tiroirs à piston 13, munis de joints appro- priés, agissent sur des colonnes à ressorts 14 dont l'extrémité opposée s'appuie contre des obturations fixes des parois des cylindres.
La canalisation 10 ali-, mente également les canalisations 15 qui conduisent aux emmagasineurs d'éasti- cité 16 qui sont également remplis de fluide sous pression et contiennent, en outre, un volume d'air 17 qui, de préférence, est séparé par une vessie 18 du fluide sous pression.
Chaque cote longitudinal du véhicule porte, au moins, un cylindre horizontal, disposé perpendiculairement¯ par rapport au sens du roulement.. Le châssis 1 porte des bras 19, de rigidité appropriée, qui sont reliés, de préfé- rence par l'intermédiaire d'une éclisse mobile 20, aux pistons horizontaux 21 qui sont exécutés sous la forme de pistons étagés 22, 23 afin de permettre un accroissement rapide de la pression. La canalisation 25 conduit par l'intermé- diaire d'un étrangleur 26 depuis la chambre de pression 24 du cylindre horizon- tal jusqu'à la canalisation commune 10.
L'axe 27 du véhicule est disposé dans le boîtier du palier de l'axe par l'intermédiaire d'un roulement à billes 28 et reçoit un élément 29, disposé excentriquement, qui actionne le pilon 31 d'une pompe en opposition à la force du ressort 30. Le pilon 31 travaille dans une chambre de prussien 31a de la pompe et qui est découpée dans le boîtier de pompe 32. La chambre de pression 31a est reliée au réservoir 38 par l'intermédiaire de la soapape à bille 33.
En outre, la chambre do preosion µla est reliée par L'intar@édiaire d'une sou-
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pape à bille 34 et d'une canalisation 35 à un cylindre dans lequel glisse le tiroir de commande 41. La chambre de travail de la soupape de pression 34 est reliée au réservoir par une autre soupape à bille 36. Sur la partie du châssis 1, suspendue par les ressorts en caoutchouc 2, est articulé un piston de com- mande 37 qui, dans le boîtier 39 du tiroir de commande, agit contre un ressort 40. L'autre extrémité du ressort 40 s'appuie par l'intermédiaire d'un guidage et d'une pièce intermédiaire conique, contre le tiroir de commande 41 qui agit dans la chambre de cylindre 43 du bottier 39.
A son tour, le tiroir de commande 41 s'appuie contre le boîtier par l'intermédiaire d'un ressort 46. La paroi du boîtier porte une découpe circulaire 44 qui com@unique par une canalisation 45 avec la canalisation commune 10. Dans la partie inférieure du boîtier est pré- vue une ouverture 44a communiquant avec le réservoir 38.
Le dispositif décrit agit de la manière suivante :
Par l'interL.édiaire des cylindres verticaux 6 et des pistons 7, le poids du véhicule et de la charge comprime le fluide sous pression qui, à son tour, comprime les ressorts à corps solide 14 et le ressort d'air 17, de ce fait les chocs brusques sont amortis par les étrangleurs 9. Par l'intermédiaire de l'étrangleur 26, la pression agit simultanément sur le piston horizontal et la suspension adjointe à ce dernier, de manière que le ressort horizontal soit également indépendant de la masse et que, par conséquent, la durée des oscillations soit approximativement indépendante de la masse.
En combinant les ressorts mécaniques et à air, il est possible d'obtenir des courbes caractéris-. tiques élastiques qui indiquent une valeur élastique proportionnelle au charge- ment, Sans le terme valeur élastique il faut comprendre le quotient défféren- tiel d n/d s ; p étant la charge en kg et s la course du ressort en mètres. Etant donné que la valeur des oscillations propres est w2=c/m et lorsque de la masse est proportionnel à m, la valeur des oscillations propres reste constante avec toutes les charges.
Ceci n'est vrai essentiellement que pour las faibles oscillations qui ce manifestent dans la pratique,de manière que dans la pône dos faibles oscillations, d p/d s variable on soi, puisse 8tre considéré comme constant et comme constante de suspension c. L'étrangleur 26 doit empêcher que des chocs verticaux brusques n'entraînent également des oscillations horisontales. L'exé- cution du piston horizontal sous la forme de piston étagé garantit qu'avec des
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déviations latérales plus conséquentes, la contre-force s'accroît rapidement.
Etant donné qu'à chaque côté du wagon les pistons horizontaux travaillent en opposition, ils ne doivent agir que dans un seul sens afin de maintenir le véhicule.
Afin d'assurer la courte course prescrite du ressort, malgré la caractéristique doucement élastique choisie de préférence, on prévoit la pom- pe dont le tiroir de commande 42 est amorti par rapport aux mouvements du châs- sis de véhicule au moyen du ressort 40, afin d'empêcher que des chocs brusques agissent de sorte à amener du fluide sous pression dans le système.. Si le véhi- cule s'abaisse en raison de son chargement, le tiroir 41 abaisse son bourrelet 42 depuis la position représentée à la fig. 1. De ce fait, par 1''intermédiaire de la soupape 34, de la canalisation 35, de la chambre circulaire 44 et de la canalisation 45, le trajet vers la canalisation commune 10 est libéré et est alimenté en fluide sous pression par la pompe. La soupape 34 empêche un contre- courant du fluide.
Cependant si la pression devait s'accroître exagérément dans la chambre de travail de la soupape 34, le dit fluide peut s'écouler vers le réservoir par l'intermédiaire de la soupape de sécurité 36. Si le caisson du wagon est trop fortement soulevé en raison du déchargement, le tiroir de com- mande 41 se soulève avec son bourrelet 42 et libère, par l'intermédiaire de la chambre circulaire 44 et de l'ouverture 44a, le trajet depuis la canalisation 10 jusqu'au réservoir 38, et ce, par l'intermédiaire de la canalisation 45 et de la chambre circulaire 44. L'huile du réservoir est amenée à la chambre de pression 31a de la pompe par l'intermédiaire de la soupape 33. Dans les deux cas cités, l'huile est amenée au ou soutirée du circuit de pression jusqu'au moment où la position centrale voulue est atteinte.
La fig. 2 représente une coupe horizontale d'une disposition parti- culièrement avantageuse. Un boîtier commun 47 porte les cylindres verticaux 6 et les emmagasineurs d'élacticité 16. Il est possible de prévoir, d'une part, une communication directe 48 entre l'emmagasineur d'élasticité et le cylindre horizontal et, d'autre part, un autre raccord 10, muni d'étrangleurs 9, vers la canalisation 25 qui, à son tour, est reliée par l'intermédiaire d'un étran- gleur 26 à la chambre de pression 24 du cylindre horizontal).
Les figs. 3 et 4. reprépentent une autre forme d'exécution dans la- quelle un seul cylindre vertical 49 est prévu dans lequel a@it un piston. 5-
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Le boîtier du palier de l'axe peut être déplaçable verticalement par des guides 50. Une pompe, dont l'exécution est similaire à celle déjà décrite, est commandée par un tiroir 51 quest articulé à un des guides 50 et modifie sa position relative par rapport au bottier comme fonction de la différence en hauteur véhicule-axe. Le tiroir 51 actionne, par l'intermédiaire d'une pièce inclinée et à l'encontre de l'action d'un ressort 52, un piston de commande 53 qui commande l'arrivée de l'huile amenée par la pompe depuis le réservoir 54 jusque dans la chambre de pression 55 du cylindre vertical 49.
Des ressorts à air et à corps solide sont réunis dans un 'bottier commun 56, et ce, de manière que le fluide sous pression amenée, comprime, vers l'un des cotés, le volume de l'air et, vers l'autre côté et par l'intermédiaire d'un fond de piston 57, le ressort à corps solide 58,
Pour la suspension horizontale on prévoit une disposition à ressorts séparée dans laquelle le ressort à air 17 et le ressort à corps solide 60 sont réunis dans le 'boîtier 59, mais sont cependant séparés l'un de l'autre par un fond de piston 61. Dans les deux dispositions à ressorts on prévoit des étran- gleurs 62,63. Les deux circuits de pression sont en communication l'un avec l'autre.
A la place de l'étrangleur 26 de la disposition représentée à la fig. 1, on prévoit ici un piston différentiel 64 qui glisse dans un cylindre 65 et qui est maintenu dans la position centrale par des moyens quelconques con- nus, tels qu'un ressort 66; le dit piston différentiel divisant le cylindre 65 en deux chambres séparées 67 et 68. La seule communication directe entre les chambres 67 et 68 est formée par des canaux 69 qui sont forés dans le piston différentiel.
La chambre de cylindre 67, à section transversale plus grande, est reliée, d'une part, au système à ressorts 56 qui lui est adjoint par l'in- termédiaire de l'étrangleur 62 et, d'autre part, au cylindre vertical 49 par l'intermédiaire de la canalisation 70, tandis que la chambre de cylindre 68 à section transversale plus petite, est reliée au cylindre horizontal ot, en ou- tre, par l'intermédiaire de l'étrangleur 63, au système à ressorts 59 qui lui est adjoint.
Le piston différentiel môme porte à sa face frontale un pilon 71 qui tient, à son tour, un fond de piston 72 muni de forages 73 et qui se dé- place dans un cylindre 74 rempli d'huile.
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Le piston différentiel . sert, d'une part, à garantir qu'on accrois- sement de la pression dans le piston vertical en raison d'une masse plus gran- de, soit transmua -au système à ressorts horizontal, mais à empêcher, d'autre part, qu'il ne se manifeste des mouvements flottants, à savoir que des accrois- sements de la pression dans les deux sens ne soient transmis qu'à l'état amorti.- 'Enfin, lorsque le piston'est immobile, une lente compensation de la pression doit être possible, tandis que lors de chocs brusques, d'une force inusitée, il faut qu'aucune oompensation de la pression ne se produise.
Le piston différentiel agit de la manière suivantet
Etant donné que par des canaux 69 une lente compensation de la pres- si¯on est possible entre les pressions des deux emmagasineurs d'élasticité, le piston différentiel 64 même se trouve en permanence à la position centrale. Lors de l'apparition d'oscillations verticales ou horizontales, le piston différentiel 64 se déplace vers le haut ou vers le bas ; sa plus grande face étant orientée vers le cylindre vertical, tandis que sa plus petite face est orientée vers le cylindre horizontal. Lorsqu'il s'agit d'oscillations à amplitude normale, le piston différentiel ne s'applique pas contre son cylindre 65, de manière que la communication entre les deux chambres de pression reste établie en permanen- ce.
Par contre, si de très petites, mais très fréquentes différences de pression pouvant être considérées comme un flottement font leur apparition, l'amortisseur du piston différentiel entre en action.et, de ce fait, par exemple une succes- sion rapide de chocs verticaux ne peut pas influencer la suspension horizontaleo
Cependant, lorsque la pression s'accroît d'une manière brusque et d'une impor- tance exagérée, le piston différentiel est d'abord amorti par son amortisseur mais exécute cependant un mouvement d'une ampleur telle qu'il s'applique con- tre le haut ou contre le bas du cylindre et obture ainsi même les petitès ouver- tures 69, de ce fait toute communication entre les deux systèmes à ressorts est interrompue.
Il est possible de procéder à une série de modifications des carac- téristiques accessoires sans s'écarter de l'idée de l'invention. Par exemple, le'nombre dos emmagasineurs d'élasticité et des pistons peut être modifié. Leur disposition peut être différente. Il est également possible de prévoir addition- nellement des récipients nous pression et le dispositif même peut être monté partiellement sur le palier de l'axe et partiellement sur le caisson du wagon.