Brevet FR2327474A1 — publié le 19770506

L'invention concerne un ressort de friction formé de bagues extérieures fermées et de bagues intérieures fermées ou fendues qui présentent, d'une part, des surfaces de contact coniques s'introduisant l'une dans l'autre~sous des forces axiales, et, d'autre part, des surfaces circonférentielles cylindriques. Les ressorts de ce genre servent dans des domaines de la technique où des chocs de grande énergie doivent être absorbés et amortis, par exemple, dans les tampons latéraux et les sèmes de ressorts servant à l'attelage automatique de véhicules ferroviaires, dans la construction de machines, etc. Sous une force axiale, les bagues extérieures et intérieures subissent respectivement des efforts de traction et de compression et aux surfaces coniques de contact agissent des forces de frottement qui - avec conversion d'une partie de l'énergie absorbée en chaleur - conduisent, lorsque la force axiale disparaît, à une diminution de la force de réaction et donc à l'amortissement du ressort. 'les ressorts de friction annulaires sont connus en eux-mêmes depuis plus de 50 ans, En partant de la solution selon le brevet allemand DT no 358 328, qui comporte encore une forme quelconque de la section des bagues, on a abordé plusieurs fois le problème de la longévité des bagues.Selon le brevet allemand DT no 463 159, ce problème réside dans le fait qu'avec des sections égales des deux sortes de bague et donc un effort d'égale grandeur sur celles-ci, la bague extérieure sollicitée en traction est notablement plus sujette aux variations de charge que la bague intérieure sollicitée en compression, Par suite, la solution selon le brevet cité consiste à donner aux bagues extérieures et intérieures la même limite de fatigue, donc la meme longévité, soit en augmentant l'aire ae section des bagues extérieures relativement à celle des bagues intérieures, soit en fabriquant les bagues en matériaux différents, soit par ces deux mesures à la fois0 Toutefois, le problème tel qu'il est posé ci-dessus et sa solution ne constituent qu'unie étape vers une solution complète ou optimale. La première alternative prévue par la solution connue, qui est de donner aux bagues extérieures une plus grande aire de section qu'aux bagues intérieures, amène bien une diminution de l'effort de traction pour la première de ces bagues, mais, en même temps, ce qui est notablement désavantageux, une dimi nution du travail élastique conformément à-la formule valable sur ce point, W = Vo-2 : 2E, en mêmetemps qu'une moins bonne utilisa- tion de la matière La deuxième alternative selon le brevet allemand DD no 463.159, qui est de fabriquer les bagues en matériaux différents, a également l'inconvénient d'une dépense accrue en ce qui concerne l'achat, la tenue des stocks et l'usinage.La troisième possibilité, qui est d'appliquer conjointement les deux premières mesures comportant des inconvénients, doit donc elle-meme être désavantageuse aussi, Be perfectionnement de la solution définie par les trois alternatives ci-dessus, contenu dans le brevet allemand DX no 463.159, et qui consiste à donner à la surface circonférentielle intérieure des bagues intérieures une forme arquée vers l'extérieur et à la surface circonférentielle extérieure des bagues extérieures une forme arquée vers l'intérieur, présente obligatoirement les inconvénients cités, propres à ces trois mesures.Si l'on considère le perfectionnenent en lui-meme, donc separement de la solution proprement dite, il est vrai qu'essentiellement grâce à la forme arquée des surfaces circonférentielles, on obtient une distribution plus avantageuse des tensions dans les bagues et donc une amélioration de la longévité ; toutefois, les bagues sont en contact à peu près par une circonférence avec les éléments de guidage qui sont appliqués contre elles (par exemple, pour la bague extérieure, la douille d'un tampon latéral).Etant donné qu'en particulier, si la colonne de ressort formée par ces bagues est grande, il se produit une certaine instabilité, il en résulte une usure des bords des bagues0 Or, c'est précisément là que commencent les ruptures permanentes qui se produisent dans le cas extrême dans les bagues extérieures sollicitées à la traction et donc plus fragiles. Enfin, avec ces bagues, étant donné les surfaces circonférentielles arquées, on risque un coinçage et un blocage0 Il est connu aussi, dans un ressort de friction annulaire, de donner aux bagues intérieures un plus petit angle de conicité qu'aux bagues extérieures, ce qui fait que lorsque le ressort n'est pas chargé, il se forme un interstice angulaire dont le sommet est chaque fois dirigé vers le centre de la bague extérieure.Sous une force axiale, les surfaces coniques se rapprochent l'une de l'autre jusqutà s'appliquer ltune contre l'autre. Mais, dans cet état, il subsiste une décharge de la bague extérieure, spécialement à sa surface frontale exposée, de sorte qu'avec une fabrication précise et dans des conditions de fonctionnement prescrites, il ne se produit plus de destruction partant de cette surface (brevet allemand PT no 1.286.818). Un inconvénient de ce ressort réside dans les moyens plus importants qui sont nécessaires à une fabrication préci se. Si comme on ne peut pas l'éviter complètement dans le processus de laminage, il se produit des dispersions négatives dans l'exécu- tion des angles de conicité, on peut obtenir des paires de bagues dans lesquelles la décharge visée de la bague extérieure n'existe pas pleinement. Il est vrai qu'en vertu de la fréquence des accouplements de bagues une colonne de ressort formée de bagues de ce genre présente dans l'ensemble l'avantage d'une plus grande longévité ou d'un plus grand travail de ressort ; toutefois, les écarts possibles mentionnés des angles de conicité sont gênants.Pour une fabrication précise, il faut remplacer à des intervalles de temps déterminés les outils de laminage sujets à l'usure0 Etant donné outil faut veiller à deux exécutions différentes des angles pour chaque jeu d'outils, la fabrication et le contrôle de ces outils nécessitent des moyens plus importants. Ces moyens sont très appré cibles dans le cas d'une fabrication en grande série avec de courts intervalles de renouvellement des outils de laminage.Enfin, dans la fabrication de ces outils, des erreurs se produisent plus facilement que s'il s'agissait d'exécuter toujours des angles égauxO L'invention a donc pour but de perfectionner un ressort de friction du genre défini plus haut, en éliminant les inconvénients cités, et en particulier de rendre sa fabrication plus simple et moins coûteuse et de donner au ressort une structure telle que - de façon largement indépendante des écarts de fabrication inévitables les régions particulièrement exposées des surfaces frontales de la bague extérieure qui travaille en traction soient déchargées, dans le sens d'une longévité optimale du ressort, celui-ci devant, en outre, fournir un grand travail élastique. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que la bague intérieure présente à sa surface circonférentielle cylin- drique un évidement dirigé vers l'axe longitudinal du ressort, partant du plan situé à l'intérieur de la plus grande circonférence de la bague intérieure et espacé de cette circonférence, et que la région de section de la bague intérieure qui subsiste entre l'évide- ment et la plus grande circonférence et qui est proche de ce plan est harmonisée avec une région correspondante de section de la bague extérieure, voisine de la surface frontale, de telle sorte que dans cette région de la section, d'une façon qui favorise une plus grande longévité des deux bagues, les tensions sont plus petites que dans la région de section de la bague intéreure, les angles de conicité des deux bagues étant égaux, de manière en elle-meme connue 'les avantages que l'invention permet d'obtenir sont en particulier les suivants : Dans la structure donnée au ressort, on a la possibilité d'arriver, dans le sans d'une longévité égale et donc optimale des bagues intérieures et extérieures à décharger de tension la bague exterieure de façon simple et peu coateuse, largement indépendante des écarts de fabrication, car les mesures prises à cet effet portent sur des régions notablement plus petites de la section- des deux bagues.Pour la fabrication, on obtient, en outre, une économie de matière grace à l'évidement prévu dans la bague intérieure Etant donné qu'en outre, la région de section de la bague extérieure, qui sert uniquement à la décharge de cette dernière, et qui est voisine de chacune des surfaces frontales, contribue sur sa hauteur, à déterminer la section totale de la bague extérieure, il s' ensuit que - contrairement à une augmentation de la section de la bague extérieure, effectuée simplement dans le sens d'une égale longévité des deux sortes de bagues - cette bague présente une plus petite section totale et qu'il est donc possible de mieux tirer parti de la matière Cette utilisation de la matière peut entre accrue, pour la région de section dé la bague qui se raccorde à la région voisine de la surface frontale, sans risque pour cette dernière région quant aux tensions, jusqu'à la limite de l'effort permis, de sorte que l'on peut obtenir un plus grand travail élastique. Pour considérer l'effet de forces radiales dans des ressorts de friction de ce genre, il faut partir d'un élément de ressort formé d'une demi-bague intérieure et d'une demi-bague extérieure, donc de bagues dont les surfaces de contact ont une conicité simple. Pour faire er sorte qu2 à la course maximale du ressort les forces radiales agissant en sens opposé aux centres de gravité de surface des moitiés de bague d'un tel élément de ressort situent sur une ligne d'action commune, de manière à éviter dans une large mesure un couple de rotation qui augmente sans cela les tensions dans les régions marginales et centrales des bagues, un mode d'exécution de l'invention est caractérisé en ce que la bague extérieure présente à sa surface circonférentielle cylindrique un évidement dirigé à l'opposé de l'axe longitudinal du ressort, partant d'un prolongement du plan situé à l'intérieur de la plus petite circonférence de la bague extérieure et espacé de cette circonférence. Un mode d'exécution, qui sert au meme but est caractérisé en ce que l'angle de conicité de la bague intérieure et de la bague extérieure arrive, de manière en elle-m8me connue, au voisinage de la gamme de blocage automatique. Enfin, un autre mode d'exécution est caractérisé en ce que de manière en elle-meme connue, les bagues intérieures et extérieures ont une conicité double ou simple. L'invention est expliquée ci-après à propos d'exemples d'exé- cution représentés par les dessins, dans lesquels la figure 1 montre en coupe un ressort de friction à surfaces de contact doublement coniques la figure 2 montre un perfectionnement du ressort de la figure 1; la figure 3 montre en coupe un ressort de friction à surfaces de contact simplement coniques, et la figure 4 montre un perfectionnement du ressort de la figure 3, tous ces ressorts étant représentés en charge. Dans le ressort à friction à surfaces de contact doublement ccniques selon la figure 1, la bague intérieure 1 présente à sa surface circonférentielle cylindrique intérieure la un évidement lb dirigé vers l'axe longitudinal non représenté du ressort. L'évidement lb part du plan situé à l'intérieur de la plus grande circonférence 1c de la bague intérieure 1, circonférence formée par le sommet de ses surfaces coniques de contact.La région de section id située près de ce plan et entre 12 évidement lb et la circonférence ic est conçue compte tenu de la tension tangentielle, radiale et longitudinale engendrée, récapitulée sous forme de tension comparée, ainsi que de la tension de flexion qui découle de la tension radiale. a région de section ainsi définie, id, de 18. bague intérieure est, en outre, harmonisée avec une région de sectlon correspondante 2b adjacente à la surface frontale 2a de la bague extérieure 2 qui présente une surface clrconférentielle cylindrique 2c, de telle sorte que les tensions qui se produisent dans cette région sont inférieures aux tensions susdites dans la région de section id de la bague intérieure 1 Be perfectionnement de la figure 2 réside dans l'évidement 2d prévu dans la surface circonférentielle cylindrique 2c de la bague extérieure 2o Cet évidement part d'un prolongement du plan situé à l'intérieur de la plus petite circonférence 2e, la circonférence 2e étant formée par le sommet des surfaces coniques de contact et ltévidement 2d étant dirigé à l'opposé de l'axe longitudinal non représenté du ressort. Pour cette disposition, on pourra se référer à la partie du préambule qui précède la description du premier mode d'exécution ; par la figure 2, on peut voir qu2à cet effet, dans le cas d'un élément de ressort formé d'une demi-bague intérieure et d'une demi-bague extérieure -correspondant donc au mode d'exécution simplement conique de la figure 4- les sections de ces demi-bagues sont conçues de façon telle que les forces radiales agissant en sens opposé aux centres de gravité de surface des sections de moitié de bague aient autant que possible une ligne d'action commune. Les ressorts simplement coniques des figures 3 et 4 correspondent respectivement, par le reste de leur section, aux ressorts des figures i et 2, de sorte qutil est superflu de les décrire davantage -R3VPI OÂT 10 1. Ressort de friction formé de bagues extérieures fermées et de bagues intérieures fermées ou fendues qui présentent, d'une part, des surfaces de contact coniques stintroduisant l'une dans ltautre sous des forces axiales, et, d'autre part, des surfaces circonférentielles cylindriques, ressort caractérisé en ce que la bague intérieure présente à sa surface circonférentielle cylindri- que un évidement dirigé vers l'axe longitudinal du ressort, partant du plan situé à l'intérieur de la plus grande circonférence de la bague intérieure et espacé de cette circonférence, et que la région de section de la bague intérieure qui subsiste entre l'évidement et la plus grande circonférence et qui est proche de ce plan est harmo- nisée avec une région correspondante de section de la bague extérieure, voisine de la surface frontale, de telle sorte que dans cette région de la section, d'une façon qui favorise une plus grande longévité- des deux bagues, les tensions sont plus petites que dans la région de section de la bague intérieure, les angles de conicité des deux bagues étant égaux, de manière en elle-m8me connue. 2. Ressort selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague extérieure présente à sa surface circonférentielle cylindrique un évidement dirigé à l'opposé de l'axe longitudinal du ressort, partant d'un prolongement du plan situé à l'intérieur de la plus petite circonférence de la bague extérieure et espacé de cette circonférence. 3. Ressort selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'angle de conicité de la bague intérieure et de la bague extérieure arrive, de manière en elle-môme connue, au voisinage de la gamme de blocage automatique. 4. Ressort selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que de manière en elle-meme connue, les bagues intérieures et extérieures ont une conicité double. 5. Ressort selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bague intérieure et la bague extérieure présentent une conicité simple, de manière en elle-môme connue