CH619653A5

CH619653A5 - Vehicle suspension

Info

Publication number: CH619653A5
Application number: CH1309577A
Authority: CH
Inventors: Reginald Harrison
Original assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1976-10-29
Filing date: 1977-10-27
Publication date: 1980-10-15
Also published as: FR2369109A1; JPS5355808A; SU818472A3; FR2369109B1; CA1063628A; PL201796A1; DE2748264A1; JPH028938B2; HU187742B; GB1586068A; PL117792B1; IN147947B; SE433928B; SE7711899L; DE2748264C2

Abstract

The body (10) of the vehicle is suspended from a wheel-bearing chassis (11). In the case of a bogie, the body (10) is connected to the chassis (11) by a spindle (14) and a system of longitudinal connecting rods (15) ensuring the transmission of traction and braking forces. In order to obtain efficient suspension of a small size, the lateral suspension (16) is formed from tubular bodies made of rubber or elastomer, having an external "diabolo (bogey)" outer shape. The suspension device is placed so that the weight of the body (10) produces an axial compression of the tubular body (16). <IMAGE>

Description

La présente invention concerne une suspension de véhicule et, en particulier, une suspension d'une caisse de véhicule ferroviaire sur un ou plusieurs bogies. The present invention relates to a vehicle suspension and, in particular, a suspension of a rail vehicle body on one or more bogies.

Le brevet britannique N° 870814 décrit un système de suspension pour véhicules ferroviaires comprenant plusieurs dispositifs de suspension latérale à blocs élastiques directement interposés entre la caisse du véhicule et un châssis porteur de roues, par exemple un bogie à un ou deux essieux. Les dispositifs de suspension latérale doivent non seulement absorber les mouvements verticaux de la caisse par rapport au bogie, mais aussi permettre des mouvements horizontaux relativement libres pour encaisser les charges latérales et pour autoriser le pivotement du bogie autour de son axe vertical lorsqu'il aborde une courbe de la voie 5 ferrée. British Patent No. 870814 describes a suspension system for railway vehicles comprising several lateral suspension devices with elastic blocks directly interposed between the vehicle body and a wheel carrying chassis, for example a bogie with one or two axles. The lateral suspension devices must not only absorb the vertical movements of the body with respect to the bogie, but also allow relatively free horizontal movements to collect the lateral loads and to allow the bogie to pivot about its vertical axis when it approaches a curve of track 5.

Les dispositifs de suspension latérale décrits dans le brevet précité sont des assemblages de deux éléments élastiques superposés dont l'un est un bloc de caoutchouc travaillant principalement à la compression, pour supporter le poids de la caisse, et accesiti soirement au cisaillement pour permettre les mouvements horizontaux de la caisse, le second élément élastique absorbant les mouvements verticaux de la caisse par rapport au bogie. The lateral suspension devices described in the aforementioned patent are assemblies of two superimposed elastic elements, one of which is a rubber block working mainly in compression, to support the weight of the body, and accesiti evenly in shearing to allow movements. horizontal of the body, the second elastic element absorbing the vertical movements of the body relative to the bogie.

Dans la suite de la description, on emploiera les termes horizontal et vertical en supposant que le véhicule repose sur la voie i5 horizontale. In the following description, the terms horizontal and vertical will be used assuming the vehicle rests on the horizontal track i5.

Bien que son fonctionnement soit satisfaisant, la suspension du brevet précité a des inconvénients d'ordre économique du fait que chaque dispositif de suspension latérale est formé de deux blocs élastiques coûteux à fabriquer, particulièrement lorsqu'on 20 utilise une construction feuilletée caoutchouc/métal. Ces dispositifs de suspension ont en outre un encombrement relativement important. Although its operation is satisfactory, the suspension of the aforementioned patent has drawbacks from an economic point of view, since each lateral suspension device is formed from two elastic blocks which are expensive to manufacture, particularly when a laminated rubber / metal construction is used. These suspension devices also have a relatively large size.

Selon la présente invention, la suspension de véhicule comprend au moins un dispositif de suspension latérale interposé 25 entre la caisse du véhicule et un châssis porteur de roues. Chaque dispositif de suspension latérale comprend un corps tabulaire de caoutchouc ou d'élastomère ayant une configuration extérieure en forme de diabolo avec un étranglement central et des extrémités de diamètre croissant. Le dispositif de suspension est placé de 30 manière que le poids de la caisse comprime le corps tabulaire dans une direction sensiblement axiale. According to the present invention, the vehicle suspension comprises at least one lateral suspension device interposed between the vehicle body and a wheel carrying chassis. Each lateral suspension device comprises a tabular rubber or elastomer body having a diabolo-shaped external configuration with a central constriction and ends of increasing diameter. The suspension device is placed so that the weight of the box compresses the tabular body in a substantially axial direction.

Dans un mode de réalisation préférée, les parties du corps tabulaire situées de part et d'autre de l'étranglement peuvent avoir des formes sensiblement hémisphériques. Intérieurement, 35 ces parties forment des cavités de diamètre croissant à partir de l'étranglement et l'épaisseur de leurs parois est également croissante à partir de l'étranglement. La partie étranglée du corps tabulaire est de préférence fermée pour délimiter deux cavités distinctes dans les parties hémisphériques. In a preferred embodiment, the parts of the tabular body situated on either side of the constriction may have substantially hemispherical shapes. Internally, these parts form cavities of increasing diameter from the constriction and the thickness of their walls is also increasing from the constriction. The constricted part of the tabular body is preferably closed to delimit two distinct cavities in the hemispherical parts.

40 Le corps tabulaire est de préférence renforcé au niveau de son étranglement pour éviter une éventuelle rupture. A cet effet, une plaque relativement rigide disposée transversalement au niveau de l'étranglement est partiellement ou complètement enrobée dans la matière du corps tabulaire. Si la plaque dépasse à l'extérieur du 45 corps, elle peut avoir une épaisseur variable de façon à réduire le degré de déformation nécessaire pour que la surface extérieure du corps vienne en contact avec la plaque. On peut ainsi modifier les caractéristiques de déflexion du corps tabulaire. De plus, un renfort axial, par exemple une tige ou un tube, peut être partielle-50 ment ou complètement enrobé dans la matière du corps tabulaire. On peut même utiliser ce renfort comme un passage de fluide traversant l'une des cavités et l'étranglement pour aboutir dans l'autre cavité du corps tabulaire. 40 The tabular body is preferably reinforced at the level of its constriction to avoid a possible rupture. To this end, a relatively rigid plate disposed transversely at the level of the constriction is partially or completely embedded in the material of the tabular body. If the plate protrudes outside the body, it can have a variable thickness so as to reduce the degree of deformation necessary for the external surface of the body to come into contact with the plate. It is thus possible to modify the deflection characteristics of the tabular body. In addition, an axial reinforcement, for example a rod or a tube, can be partially or completely coated in the material of the tabular body. One can even use this reinforcement as a fluid passage passing through one of the cavities and the constriction to end in the other cavity of the tabular body.

La plaque et/ou le renfort axial sont de préférence en métal et 55 peuvent être solidaires l'un de l'autre lorsqu'ils sont utilisés simultanément. Ces éléments sont de préférence collés à la matière du corps tabulaire. The plate and / or the axial reinforcement are preferably made of metal and 55 can be integral with one another when they are used simultaneously. These elements are preferably glued to the material of the tabular body.

Des plaques rigides peuvent être collées aux deux extrémités du corps tabulaire pour faciliter sa fixation à la caisse du véhicule 6o et au bogie. Ces plaques peuvent être pleines ou percées pour contrôler l'échappement de l'air des cavités lorsque le corps est soumis à une charge dynamique. Rigid plates can be glued to the two ends of the tabular body to facilitate its attachment to the body of the vehicle 6o and to the bogie. These plates can be solid or drilled to control the escape of air from the cavities when the body is subjected to a dynamic load.

Les dessins annexés représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'objet de l'invention. The accompanying drawings show by way of nonlimiting example an embodiment of the subject of the invention.

65 La fig. 1 est une vue de bout schématique d'un véhicule ferroviaire équipé des dispositifs de suspension de l'invention. 65 Fig. 1 is a schematic end view of a railway vehicle equipped with the suspension devices of the invention.

La fig. 2 est une coupe axiale de l'un des dispositifs de suspension latérale de la fig. 1. Fig. 2 is an axial section of one of the lateral suspension devices of FIG. 1.

La fig. 3 est une vue de bout du dispositif de la fig. 2. Fig. 3 is an end view of the device of FIG. 2.

La fig. 4 est une vue en élévation latérale de l'un des dispositifs de suspension de la fig. 1 chargé en compression. Fig. 4 is a side elevational view of one of the suspension devices of FIG. 1 loaded in compression.

La fig. 5 est une vue semblable à celle de la fig. 4, mais montrant le dispositif de suspension chargé à la fois en compression et en cisaillement. Fig. 5 is a view similar to that of FIG. 4, but showing the suspension device loaded both in compression and in shear.

La fig. 6 est un graphique de la caractéristique compression/déflexion du dispositif de suspension des fig. 1 à 3. Fig. 6 is a graph of the compression / deflection characteristic of the suspension device of FIGS. 1 to 3.

La fig. 7 est un graphique de la caractéristique rigidité au . cisaillement/déflexion du dispositif de suspension des fig. 1 à 3. Fig. 7 is a graph of the stiffness characteristic at. shear / deflection of the suspension device of figs. 1 to 3.

La fig. 1 représente schématiquement un véhicule ferroviaire dont la caisse 10 est suspendue sur un châssis porteur de roues 11. Le châssis 11 est constitué de longerons 12 et d'une traverse 13. Dans le cas d'un bogie, la caisse 10 est reliée au châssis 11 par un axe 14 et un système de bielles longitudinales 15 qui assure la transmission des efforts de traction et de freinage. La cinématique de ce mécanisme permet des mouvements relatifs verticaux, horizontaux et de rotation entre le bogie 11 et la caisse 10. Ces mouvements se produisent principalement lorsque le véhicule aborde une courbe horizontale. Fig. 1 schematically represents a railway vehicle whose body 10 is suspended on a wheel-carrying chassis 11. The chassis 11 consists of side members 12 and a cross member 13. In the case of a bogie, the body 10 is connected to the chassis 11 by an axis 14 and a system of longitudinal connecting rods 15 which ensures the transmission of the traction and braking forces. The kinematics of this mechanism allows relative vertical, horizontal and rotational movements between the bogie 11 and the body 10. These movements occur mainly when the vehicle approaches a horizontal curve.

Divers autres dispositifs de liaison entre une caisse et un bogie sont connus et certains assurent une rigidité transversale variable avec la déflexion de la suspension. Various other connecting devices between a body and a bogie are known and some provide variable transverse rigidity with the deflection of the suspension.

La suspension de la caisse 10 sur le bogie 11 est assurée par au moins deux dispositifs élastiques 16 visibles sur la fig. 1. Les dispositifs de suspension 16 sont montés des deux côtés du châssis 11 à proximité des raccordements de la traverse 13 avec les longerons 12. The suspension of the body 10 on the bogie 11 is provided by at least two elastic devices 16 visible in FIG. 1. The suspension devices 16 are mounted on both sides of the chassis 11 near the connections of the cross-member 13 with the side members 12.

Comme le montrent les fig. 2 et 3, chaque dispositif de suspension 16 est un corps tubulaire 20 formé de deux parties hémisphériques 21 accolées dos à dos. La surface intérieure 22 de chaque partie 21 est de diamètre croissant vers l'extrémité adjacente. De plus, l'épaisseur de la paroi 23 de la partie hémisphérique 21 augmente de l'étranglement 24 vers l'extrémité 25. Une plaque métallique 26 est incorporée dans la partie étranglée 24 et dépasse radialement du corps 20 pour former une surface rigide de butée contre laquelle la surface extérieure 28 vient s'appliquer lorsque le corps tubulaire 20 s'écrase. Les parties hémisphériques 21 sont fixées à la plaque 26 par un adhésif convenable. Les cavités 29 communiquent librement avec l'atmosphère. Dans ce mode de réalisation particulier, le diamètre d de la partie étranglée 24 est légèrement inférieur à la moitié du diamètre extérieur D des extrémités 25 du corps tubulaire. As shown in fig. 2 and 3, each suspension device 16 is a tubular body 20 formed of two hemispherical parts 21 joined back to back. The inner surface 22 of each part 21 is of increasing diameter towards the adjacent end. In addition, the thickness of the wall 23 of the hemispherical part 21 increases from the constriction 24 towards the end 25. A metal plate 26 is incorporated in the constricted part 24 and protrudes radially from the body 20 to form a rigid surface. stop against which the outer surface 28 is applied when the tubular body 20 is crushed. The hemispherical parts 21 are fixed to the plate 26 by a suitable adhesive. The cavities 29 communicate freely with the atmosphere. In this particular embodiment, the diameter d of the constricted part 24 is slightly less than half the outside diameter D of the ends 25 of the tubular body.

Les extrémités annulaires 25 sont collées sur des plaques 27 The annular ends 25 are glued to plates 27

619 653 619,653

qui sont respectivement fixées à la caisse 10 et au bogie 11. Le corps tubulaire 20 est soumis à une charge statique axiale (flèche P) qui introduit une certaine compression dans la matière élastique. which are respectively fixed to the body 10 and the bogie 11. The tubular body 20 is subjected to an axial static load (arrow P) which introduces a certain compression into the elastic material.

Avec la configuration de la fig. 2, les surfaces hémisphériques 28 roulent en prenant appui contre la plaque 26 lorsque la charge augmente. With the configuration of fig. 2, the hemispherical surfaces 28 roll bearing against the plate 26 when the load increases.

Il est préférable que la longueur du corps tubulaire 20 soit approximativement égale à son diamètre maximal D et pour une suspension de véhicule ferroviaire, le diamètre D peut être de l'ordre de 400 mm. It is preferable that the length of the tubular body 20 is approximately equal to its maximum diameter D and for a rail vehicle suspension, the diameter D can be of the order of 400 mm.

L'intérêt de la configuration décrite est qu'elle permet une grande déflexion sous un faible encombrement, car les parties hémisphériques 21 peuvent s'écraser jusqu'à devenir des disques plats. La fig. 4 montre l'écrasement partiel du dispositif de suspension sous l'effet d'une charge axiale de compression. Sur la fig. 5, le dispositif de suspension est en plus soumis à un effort de cisaillement latéral. The advantage of the configuration described is that it allows a large deflection in a small space, because the hemispherical parts 21 can be crushed until becoming flat discs. Fig. 4 shows the partial crushing of the suspension device under the effect of an axial compression load. In fig. 5, the suspension device is additionally subjected to a lateral shearing force.

Outre sa grande capacité de déflexion verticale, le dispositif de suspension de la présente invention a également une bonne flexibilité horizontale avec une rigidité au cisaillement qui augmente avec la charge de compression sur toute la plage normale d'utilisation. De plus, la caractéristique d'élasticité verticale du corps tubulaire donne une fréquence naturelle verticale pratiquement constante sur une large gamme de charges, ce qui donne une suspension dont la période de résonance est à un peu près constante et peu influencée par la charge du véhicule. Les fig. 6 et 7 sont des graphiques donnant les caractéristiques suivantes: charge de compression/déflexion et rigidité au cisaillement/déflexion du dispositif de suspension. In addition to its large vertical deflection capacity, the suspension device of the present invention also has good horizontal flexibility with shear stiffness which increases with the compressive load over the entire normal range of use. In addition, the vertical elasticity characteristic of the tubular body gives an almost constant vertical natural frequency over a wide range of loads, which gives a suspension whose resonance period is more or less constant and little influenced by the vehicle load. . Figs. 6 and 7 are graphs giving the following characteristics: compression load / deflection and shear stiffness / deflection of the suspension device.

La principale originalité du dispositif de suspension de la présente invention est l'étranglement central du corps tubulaire qui produit non seulement une augmentation de sa rigidité verticale ou axiale, mais aussi de sa rigidité horizontale ou transversale avec la charge de compression. Cette caractéristique assure une excellente stabilité horizontale de la suspension, même lorsqu'elle est soumise à une forte charge verticale. The main originality of the suspension device of the present invention is the central constriction of the tubular body which produces not only an increase in its vertical or axial rigidity, but also in its horizontal or transverse rigidity with the compression load. This characteristic ensures excellent horizontal stability of the suspension, even when it is subjected to a strong vertical load.

Finalement, le dispositif de suspension ne comprend que très peu de pièces métalliques, ce qui le rend plus économique à fabriquer que les autres dispositifs de suspension, notamment ceux qui utilisent des structures feuilletées métal/caoutchouc. Finally, the suspension device only comprises very few metal parts, which makes it more economical to manufacture than other suspension devices, in particular those which use laminated metal / rubber structures.

Bien qu'un montage vertical soit illustré sur la fig. 1, les dispositifs de suspension de l'invention peuvent également être inclinés par rapport à la verticale. Although a vertical mounting is illustrated in fig. 1, the suspension devices of the invention can also be inclined relative to the vertical.

3 3

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

3 feuilles dessins 3 sheets of drawings

Claims

619,653

1. Vehicle suspension comprising at least one lateral suspension device interposed between the vehicle body and a wheel carrying chassis, characterized in that the lateral suspension device consists of a tabular elastomer body placed so that the weight of the body produces a substantially axial compression of the tabular body, the tabular body having a diabolo-shaped configuration with a central constriction (24) and parts whose diameter gradually increases from the constriction (24) towards the ends (25 ) of the tabular body following a convex path from said constriction (24) to said ends (25), the stiffness in vertical compression and the shear stiffness of the suspension device gradually increasing with increasing load.

2. Suspension according to claim 1, characterized in that the inner surface (22) of the tabular body has a progressively increasing diameter from its constricted part (24) towards its ends (25).

2

3. Suspension according to one of claims 1 or 2, characterized in that the wall (23) of the tabular body has a gradually increasing thickness from its constricted part (24) towards its ends (25).

4. Suspension according to one of claims 1 to 3, characterized in that a reinforcing element (26) is incorporated in the constricted part (24) of the body.

5. Suspension according to claim 4, characterized in that said reinforcing element is a substantially rigid plate (26) incorporated in the throttled part (24).

6. Suspension according to claim 5, characterized in that the plate (26) extends radially outside the tabular body with a section of variable thickness in the radial direction relative to the tabular body.

7. Suspension according to claim 4, characterized in that the throttled part (24) of the tabular body is reinforced by the presence of an axial reinforcement element.

8. Suspension according to claim 7, characterized in that the axial reinforcing element forms at least one passage of fluid passing through the constricted part of the body.

9. Suspension according to claim 1, characterized in that the interior of the tabular body is closed at the constriction (24) to form two independent chambers on either side of the constriction.

10. Suspension according to claim 1, characterized in that a rigid plate (27) is fixed to one of the ends (25) of the tabular body to facilitate attachment to the vehicle body or to the wheel carrying chassis.

11. Suspension according to claim 1, characterized in that it is arranged in such a way that an increase in the axial load of the tabular body results in an increase in its transverse rigidity.

12. Suspension according to claim 1, characterized in that the natural vertical frequency of the suspension is substantially constant over its entire deflection range.