Brevet FR2011151A1 — publié le 19700227

la présente invention concerne un ressort qui se compose d'anneaux empilés les uns sur les autres dans le sens d'application de la force et dans lequel des anneaux intérieurs élastiques et fendus radialement alternent avec des anneaux extérieurs rigides, les anneaux extérieurs comportant des surfaces de glissement qui coopèrent avec les anneaux intérieurs et dont les génératrices sont inclinées par rapport à l'axe. Des ressorts de ce type sont connus et présentent l'avantage de pouvoir absorber des efforts relativement élevés. Dans les ressorts connus de ce type, les anneaux intérieurs et les anneaux extérieurs se touchent par des surfaces de glissement de profil conique, ce qui donne une caractéristique élastique linéaire. L'invention se propose d'améliorer une telle structure et elle consiste essentiellement en ce que les surfaces de glissement des anneaux intérieurs et des anneaux extérieurs ont des génératrices incurvées ou coudées dans les zones de contact.Avec une telle conformation des surfaces de glissement, il est possible de choisir à volonté la caractéristique du ressort. En fonction de la courbure ou du coudage des génératrices des surfaces de glissement, on peut obtenir une caractéristique de ressort progressive ou dégressive.Par exemple, les surfaces de glissement des anneaux extérieurs peuvent être concaves et les surfaces de glissement des anneaux intérieurs convexes: dans ce cas, on obtient une caractéristique élastique progressive.Si par exemple les surfaces de glissement des anneaux extérieurs et des anneaux intérieurs sont toutes deux convexes, on obtient une caractéristi que élastique dégressive. D'autres variantes d'incurvation ou courbure ou de coudage des génératrices des surfaces de glissement des anneaux peuvent aussi être réalisées, permettant de modifier en correspondance la caractéristique élastique. Dans le cas d'une caractéristique progressive, on obtient des forces finales élevées.Un ressort à caractéristique dégressive présente en outre une grande capacité d'absorption d'énergie.Pour les différents cas d'utilisation d'un ressort,l'une ou l'autre des structures est avantageuse et on peut, selon l'invention, adapter ltélasticité du ressort aux exigences de la construction en cause. le ressort selon l'invention convient dans une-large mesure par exemple pour a s s u'r e r 1' plasticité de tampons de wagons de chemin de fer et dans ce cas, une caractéristique dégressive telle que celle pouvant être obtenue avec un ressort selon l'invention, offre des avantages particuliers car elle presente d'une part une grande capacité de travail qui lui permet d'absorber de grandes énergies en cas de choc en compression, la force finale relativement faible diminuant alors les risques de détérioration et de déraillement du wagon. le ressort selon l'invention convient entre autres aux accouplements à tampons cent2EPix de wagons de chemin de fer.Dans tous les cas, on peut augmenter, en conservant le type désiré de la caractéristique de ressort, la course de travail du ressort en augmentant le nombre des anneaux qui coopèrent entre eux. les anneaux empilés peuvent être de différentes manières, guidés axialement et empêchés de se déplacer radialement. C'est ainsi par exemple, que selon l'invention, les anneaux extérieurs adjacents s'appliquent les uns sur les autres téléscopiquement par des surfaces de guidage. Dans un mode de réalisation préféré, les anneaux extérieurs sont réalisés sous forme de coquilles qui sont guidées sur un axe central. le guidage sur un axe central, qui est rendu possible par la forme en coquille des anneaux ext6- rieurs, est plus précis et plus favorable quant à la constructio que le guidage par le bord extérieur des anneaux extérieurs.En outre, la forme en coquille des anneaux extérieurs a l'avantage que, en cas de rupture de ressort, les anneaux intérieurs élastiques brisés sont maintenus dans leur position, de telle manière qu'une telle rupture n'a que peu d'action sur le fonctionnement du ressort. Dans le cadre de l'invention, le ressort est de préférence réalisé d'une manière telle que les anneaux intérieurs élastiques présentent en tous points une section droite dont la largeur est approximativement égale à la hauteur. Une telle section compacte des anneaux intérieurs élastiques permet de construire des ressorts forts et d'obtenir de grandes forces élastiques pour une longueur relativement faible du ressort. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront-mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre exemple non-limitatif, en référence. aux dessins annexés dans lesquels: - Fig. 1 est une vue d'ensemble d'un ressort selon l'invention. - Fig. 2 représente un anneau intérieur élastique. - Hig. 3 représente à plus grande échelle un ressort uni taire se composant d'un anneau extérieur et d'un anneau intérieur. -Fig. 4 donne la courbe caractéristique force-course d'un ressort comportant des éléments tels que celui de figure 3. - Fig. 5, 7 et 9 représentent des variantes de ressorts élémentaires se composent d'un anneau intérieur et d'un anneau extérieur. - Fig. 6, 8 et 10 représentent les courbes caractéristiques correspondant aux ressorts des figures 5, 7 et 9. - Fig. 11, 12, 13, 14 et 15 représentent des exemples d1un ressort dans lequel les anneaux extérieurs comportent des deux côtés des surfaces de glissement, figure 15 étant unie vue en coupe suivant XV - XV de figure 14. - Fig. 16 et 17 représentent une variante du ressort de figure 1, figure 16 représentant le ressort à l'état détendu et figure 17 le ressort à l'état de compression limite. - Fig. 18 montre un ressort pouvant être sollicité à la tra ction et à la compression. Comme on le voit à la figure 1, le ressort se compose de paires d'éléments 1, 2 empilées les unes sur les autres, guidées sur un axe central 3 et constituées d'anneaux extérieurs en forme de coquillas et à l'intérieur desquels sont disposés des anneaux intérieurs élastiques, fendus radialement, tel que celui représenté en figure 2. Les éléments 1 en forme de coquilles ont des surfaces de glissement 4 qui coopèrent avec les anneaux intérieure 2. Lorsque ces anneaux élastiques 2 sont comprimés dans les éléments 1 en forme de coquille, leur diamètre doit diminuer par suite de la conicité des surfaces de glissement 4, ce qui produit l'action élastique.Les éléments 1 en forme de coquilles ont des appendices ,, 6 en forme de bords qui, en cas de rupture d'un anneau élastique 2, peuvent s'appliquer les uns contre les autres. la butée inférieure 7 rigide est constituée par un collet de lrfaxe centrÉ tandis que la butée supérieure mobile 8 a une forme annulaire. Cjn voit à la figure 3 à grande échelle que, les surfaces de glissement 4 présentent des génératrices à courbure convexe. On obtient ainsi une caractéristique élastique dégressive et le ressort a une grande capacité de travail. le diagramme-force-course du ressort est représenté en figure 4, la force P étant portée en ordonnées et la course s en abscisses : on a désigné par a la courbe caractéristique obtenue en cas de charge du ressort, par b la courbe caractéristique obtenue lors de la décharge; la surface c représente l'amortissement. Untel ressort a par conséquent une grande capacité de travail. Dans la disposition de figure 5, la surface de glissement 4 a des génératrices concaves; il en résulte la courbe caractéristique progressive a' de figure 6. Dans le -cas représenté en figure 7, la surface de glissement 4 a une génératrice coudée dont les branches sont rectilignes: on obtient alors a courbe caractéristique a" de la figure 8. Dans l'exemple de figure 9, la surface conique 4 a des-gé- nératrices d'abord rectilignes puis qui, après un coude, se prolongent par une courbe convexe. On obtient alors la courbe caractéristique de figure 10. Dans la disposition représentée en figure 11, les anneaux extérieurs 9 constitués par des éléments en forme de coquilles et qui sont guidés sur un axe central 3 comportent, sur les deux côtés tournés vers les éléments adjacents, des surfaces de glissement 10 et 11 qui coopèrent avec des anneaux intérieurs élastiques 2, 2'. D'un côté, les anneaux élastiques 9 formés par les éléments en coquilles sont munis d'un appendice 12 en forme de pot qui entoure les anneaux intérieurs élastiques 2, 2' et qui les protège lorsque le ressort est déchargé. Dans le mode de réalisation de figure 12, à la place des deux anneaux intérieurs 2, 2' de section droite circulaire, on a prévu un seul anneau intérieur élastique 13 de section droite allongée dans la direction axiale d'application de l'effort ou de la force. Du fait de cette section droite allongée, il est possible de loger simplement un seul anneau intérieur élastique entre deux anneaux extérieurs 9 constitués par des éléments en forme de coquilles, permettant ainsi de conserver encore la course élastique désirée. la différence essentielle entre les exemples représentés aux figures 12 et 13 est que, dans le cas de la figure 13, les ars neaux intérieurs élastiques sont divisés radialement en une partie d'anneau 13a intérieure et une partie d'anneau 13b extérieure. Les anneaux extérieurs 14 formés également par des éléments en forme de coquilles se différencient des anneaux extérieurs 9 de la figure 12 seulement en ce que l'appendice 12 en forme de pot est supprimé. Les deux parties d'anneau 13a et 13b sont appliquées l'une contre l'autre par des surfaces annulaires profilées 15 et elles sont empêchées de se déplacer axialement par le profil de ces surfaces 15. la partie intérieure d'anneau 13a subit, lors de la compression du ressort, une plus grande déformation que la partie extérieure d'anneau 13b et cette partie intérieure d'anneau est par conséquent formée d'une matière présentant une limite élastique supérieure. Dans l'exemple selon les figures 14 et 15, les anneaux extérieurs 16 sont également munis des deux côtés de surfaces de glissement 10, Il qui coopèrent avec les anneaux intérieurs élastiques 17. les anneaux extérieurs 16 ne sont pas en forme de coquilles et ne sont pas guidés sur un axe central. Dans ces exemple, le guidage est assuré par l'extérieur au moyen de bords ou appendices 18 en forme de pots qui sont engagés sur les surfaces cylindriques 19 des anneaux extérieurs 16 et glissent sur elles. Dans ce mode de réalisation, on choisit un anneau intérieur élastique dont la section droite diminue en direction de la fente 20. la variante représentée aux figures 16 et 17 correspond approximativement à l'exemple de la figure 1, les anneaux intérieurs élastiques 21 ayant cependant une section droite différente. les anneaux extérieurs 22, qui sont de nouveau constitués pardes éléments en forme de coquilles et qui sont guidés sur un axe central 3, ont un bord extérieur 23 de hauteur suffisante pour que les anneaux extérieurs s'appliquent les uns contre les autres suivant leur pourtour externe, lorsque le ressort est complètement comprimé (figure 17),avec pour conséquence que les bords 23 constituent une limite de la course élastique. La venue en appui des éléments 22 en forme de coquilles par leur périphérie externe permet d'obtenir une meilleure butée de fin de course que dans le cas où les bords 24 s'appliquent contre la périphérie intérieure des éléments en forme de coquilles. Dans l'exemple représenté à la figure 18 le ressort peut être sollicité à la traction et à la compression . la force est appliquée à une pièce 25 qui est reliée à la tige centrale de guidage 3; il est prévu une butée fixe d'appui 26. lorsqu'un effort s'exerce dans le sens de la flèche A, les éléments élastiques formés par les anneaux extérieurs 14 et les anneaux intérieurs 13 sont comprimés entre l'épaulement 27 de la partie 25 et l'appui 26. Une butée intermédiaire est prévue ; elle a une forme annulai- re, son diamètre étant supérieur au diamètre extérieur des anneaux extérieurs 14 et inférieur au diamètre extérieur d'une collerette 29 de l'anneau extérieur 14a. lorsque l'effort s1exer- ce dans le sens de la flèche A, cette butée intermédiaire 28 n' agit done pas0 lorsque l'effort est exercé dans le sens de la flèche B, il est transmis par l'intermédiaire de la tige de guidage 3, d'un écrou 30 et d'une plaque annulaire 31, aux éléments élastiques 13 14. Comme la collerette 29 de l'anneau extérieur 14a vient s'appuyer contre la butée 28, les deux anneaux intérieurs élastiques 131 et 132 sont simplement déformés lors d'une application de l'effort dans le sens de la flèche B. REVENDICATTONS 1. Ressort se composant d'anneaux empilés les uns sur les autres dans le sens d'application de l'effort et dans lequel des anneaux intérieurs élastiques et fendus radialement alternent avec des anneaux extérieurs rigides, les anneaux extérieurs ayant des surfaces de glissement coopérant avec les anneaux intérieurs et dont les génératrices sont inclinées par rapport à l'axe,ledit ressort étant caractérisé en ce que les surfaces de glissement des anneaux intérieurs et des anneaux extérieurs ont des génératrices incurvées ou coudées dans les zones de contact. 2. Ressort selon la revendication 1, caractérisé en ce que les anneaux extérieurs sont constitués par des éléments en forme de coquilles qui sont guidés sur un axe central. 3. Ressort selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les anneaux intérieurs élastiques ont en tous points une section droite de largeur sensiblement égale à leur hauteur. 4. Ressort selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que les anneaux extérieurs ont, sur leurs deux côtés tournés vers les anneaux intérieurs élastiques, des surfaces de glissement coopérant avec ces anneaux intérieurs. 5. Ressort selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu entre deux anneaux extérieurs adjacents respectivement deux anneaux élastiques en contact l'un avec l'autre, qui ont de préférence une section droite circulaire et qui s'appuient chacun sur une surface de glissement de l'anneau extérieur adjacent. 6. Ressort selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'entre deux anneaux extérieurs adjacents et constitués par des éléments en forme de coquilles il est prévu un anneau intérieur élastique ayant une section droite allongé dans le sens axial d'application de l'effort et s'appuyant sur les surfaces de glissement des deux anneaux extérieurs adjacents. 7. Ressort selon les revendications i à 6, caractérisé en ce que les anneaux extérieurs ont un appendice en forme de pot qui entoure les anneaux intérieurs élastiques et qui entourent l'anneau de ressort adjacent. 8. Ressort selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les anneaux extérieurs adjacents vennent en engagement ilescopique l'un sur l'autre par des surfaces de guidage. 9. Ressort selon les revendications 7 à 8, caractérisé en ce que les anneaux intérieurs élastiques sont divisés radialement en deux parties annulaires qui stappliquent étroitement l'une contre l'autre. 10. Ressort selon la revendication 9, caractérisé en ce que la partie annulaire intérieure est en une matière ayant une limite élastique supérieure à celle de la partie annulaire extérieure. 11. Ressort selon les revendications 9 et 10, caractérisé en ce que la partie annulaire intérieure et la partie annulaire extérieure s'appliquent l'une sur l'autre par des surfaces annulaires profilées et sont empêchées de se déplacer axialement l'uB par rapport à l'autre. 12. Ressort selon les revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la course élastique est Limitée par la butée des anneau extérieurs entre eux, les surfaces de butée se trouvant de préférence au bord extérieur des anneaux extérieurs.