Brevet FR2343638A1 — publié le 19771007

L'invention concerne un dispositif élastique amortisseur de chocs, en particulier pour attelage de véhicule ferroviaire, cet amortisseur étant du type constitué d'un empilage de plaques de caoutchouc et de plaques métalliques alternées adhérisées l'une à l'autre. Cet empilage est enserré entre des surfaces d'appui opposées constituées l'une par le fond d'un boitier contenant l'empilage, l'autre par la face active d'un piston coulissant dans la partie avant de ce boitier. Dans un système d'attelage de véhicule ferroviaire, ce piston est solidaire de la barre du crochet d'attelage. Pour ce type d'amortisseur de chocs, il est souhaita ble que le système élastique présente, d'une part une courbe de compression la plus linéaire possible dans toute sa course sement et, d'autre part, des qualités d'amortisselent suflisantes pour réduire l'effet de rebond dû au retour élastique du système sous l'effet de l'énergie emmagasinée pendant la course d'écrasement.Cependant, dans les dispositifs d'attelage ferroviaire existants où l'encombrement et par conséquent la course sont étroitement limités et où, par contre, les efforts à encaisser ont des valeurs élevées, il est difficile d'obtenir les caractéris- tiques souhaitées uniquement par le travail en compression du caoutchouc. At:tssi -a-t-on dé3o envisagé de réaliser un effet d'amor- tissement par friction, par exemple en utilisant le gonflement latéral des parties en caoutchouc lorsqu'elles sont comprimées pour appliquer un revêtement ou des patins de friction contre la surface latérale interne du boitier contenant le système élastique. lais pour avoir des caractéristiques semblables d'un anortisseur à l'autre, il est nécessaire dans ce cas d'avoir un ajustage assez précis du système élastique dans son boitier, ce qui ne peut etre toujours garanti. L'invention propose en conséquence un dispositif élastique amortisseur, en particulier pour attelage de véhicule ferroviaire, dans lequel l'effet d'amortissementpar friction n'est pas dépendant des conditions de montage du dispositif dans son boitier. Un autre objectif de l'invention est de réaliser an tel amortisseur de construction relative:-lent simple quais presen- tant l'efficacité désirée ainsi qu'une bonne résistance à l'usure et susceptible de rester longtemps en service. Un exemple de réalisation de cet amortisseur est illustré sur les dessins ci-joints dans lesquels - les figures 1 et 2 sont des vues en coupe, en éléva tison et en plan d'un dispositif d'attelage de véhicule ferroviaire comprenant cet amortisseur. - la figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle de l'amortisseur. - la figure 4 est une vue de côté coupée suivant laligne 4-4 de la figure 3. Le dispositif d'attelage, en soi connu, comprend d'une manière générale un boitier 1 de section rectangulaire délimité par des parois latérales 2 et par deux pie ces de fond 3. Dans la partie avant de ce boitier est engagé un piiDn rectangulaire 4 situé dans le prolongement de la barre 5 du crochet d'attelage, cette barre étant articulée autour d'un axe vertical 6. L'ensemble du dispositif amortisseur élastique 7 est monté à l'état légèrement précomprimé entre le fond 3 et le piston 4 t il tend à repousser le piston vers l'avant, ctest à dire vers la droite dans le cas des figures 1 et 2 et à l'appliquer contre les pièces de butée latérales fixes 8. En cas de choc transmis - la barre d'attelage 5, le piston est déplacé longitudinalement vers le fond du boitier en comprimant l'amortisseur élastique. Attelage comprend encore une pièce en forme d'étrier 9 constitué d'un fond 10 placé dans l'intervalle séparant les deux pièces de fond 3 du boitier et de deux branches longitudinales superposées 11et 12 entre lesquelles est compris llamor- tisseur 7. Les parties avant des branches 11-12 de l'étrier présentent chacune une lumière allongée dans laquelle est engagée l'extrémité correspondante supérieure ou inférieure de l'axe 6. Au repos, les deux extrémités de l'axe 6 sont appuyées contre les surfaces avant 13-14 des lumières des branches de l'étrier. En cas de choc sur la barre d'attelage, llaxe 6 se déplace avec le piston 4 vers le fond du boitier en coulissant librement dans les lumières des branches de l'étrier, l'axe 6 s'écartant par conséquent des surfaces d'appui 13-14. Au contraire, lorsque la barre attelage 5 transmet un effort de traction, l'axe 6 s'appuie sur es surfaces 13-14 et il tire l'étrier 9 vers l'avant en compri mant l'amortisseur 7 entre le fond de ltétrier 7 10 et le piston 4 arrêté par les butées latérales 8. Le dispositif amortisseur plastique 7 est représenté plus en détail sur les figures 3 et 4. I1 comprend un ensilage d'éléments élastiques de forme rectangulaire 17 constItués chacun d'une plaque métallique 18 revêtu sur chaque face d'une coucne de caoutchouc 19 adhérente à cette plaque, et deux plaques métalli- ques d'extrémité 20 et 21. Tous ces éle.ments 17 et les plaques d'extrémités 20-21 sont percés de trous alignés longitudinalement pour former des canaux traversés par des tiges de guidage tubulai@ res.Dans l'exemple illustré, on a ainsi deux canaux longitudinaux 22-23 situés suivant un plan horizontal ab et symétriquement par rapport au plan vertical cd du boitier de l'attelage et quatre autres canaux longitudinaux 24 à 27 situés dans les angles de l'amortisseur 7 (figure 4). Les deux canaux centraux 22-23 se trouvent compris entre la face de poussée du piston 4 et le fond 10 de l'étrier tandis que les canaux 24 à 27 s'étendent entre la face de pousse du piston 4 et les pièces de fond 3 du boitier. Dans ces deu canaux centraux 22-23 sont engagées librement des tiges de guidage 28-29 ayant une longueur I inférieure à la longueur L de l'empilage, la différence entre ces deux longueurs étant égale à la course maximum d'écrasement prévue pour l'amortisseur lorsqu'il est soumis à un effort de traction. Au terme de cette course, les extrémités des tiges 28-29 viennent buter respectivement sur la face de poussée du piston 4 et sur le fond 10- de l'étrier de sorte que ces tiges forment des butées rigides de fin de courses. Les quatre autres canaux 24-27 de l'amortisseur sont traversés par des tiges de guidage 30-33 fixées à la plaque d'extrémité 21 et présentant une longueur 1.1 qui peut etre égale ou inférieure à la longueur I des tiges centrales 28-29. La différence entre la longueur 1.1 des tiges 30-33 et la longueur L de l'empilage détermine la course maximum d'écrasement de ltamor- tisseur au choc ou en poussée, course au terme de laquelle les extrémités de ces tiges 30-33 viennent buter rigidement sur les pièces de fond 3 du boiter.Dans l'exemple illustré OÙ la longueur 1.1 des tiges 30-33 est inférieure à la longueur 1 des tiges 28-29, la course maximum d'écrasement au choc de l'amor- tisseur est donc supérieure à sa course d'écrasement à la traction sur la barre d'attelage. En fin de course d'écrasement de l'amortisseur lors d'un choc ou d'une poussée sur la barre d'attelage, les extrémités gauches des tiges centrales 28-29 passent entre les lèces de fond 9 du boîtier pour permettre aux autres tiges latérales do guidage 30-33 ae venir en butée sur ces pièces de fond 3.On notera aussi que la fixation des tiges latérales 30-33 sur la plaque d'extrémité 21 en contact avec le piston 4 tend à stopposer à tout couple de basculement du piston dans le boitier provoqué par un choc oblique sur la barre attelage 5, par exem- ple lorsque le véhicule est sur une voio e @irculation courbe. Sur chacun des éléments élastiques 17, les trous ali gnés pour former les canaux longitudinaux sont garnis de bagues de frottement 34 enserrant les tiges de guidage. Ces bagues de frottement ont une longueur axiale inférieure à l'épaisseur des éléments élastiques 17 à l'état initial de montage de façon à laisser entre les bagues des éléments successifs des jeux longitudinaux permettant la compression longitudinale des éléments 17 de l'empilage jusqu'à la course maximum d'écrasement prévue pour l'amortisseur. Leur longueur est cependant supérieure à l'épaisseur des plaques métalliques 18 des éléments 17 de façon à débor- der de ces plaques 18 pour s'adosser a caoutchouc des couches 19.Ces bagues sont mises en place mis is les trous des éléments 17 par exemple par emmanchement à chaud ou par adhérisation au cours de la vulcanisation, et elles présentent alors un diamètre intérieur te@ qu'elles coulissent à frottement doux sur les tiges de guidage. Au moment du montage de l'amortisseur 7 à l'etat légèrendent précomprimé entre le fond 3 et le piston 4, la compression longitudinale des couches de caoutchouc 19 donne lieu à des composantes latérales qui resserrent les bagues 34 autour des tiges de guidage. Cet effet de resserrement des bagues 34 autour des tiges tend à croître avec la compression du caoutchouc quand l'amortisseur est comprimé.Inversement, lors de la détente élastique de l'amortisseur sous l'effet dc l'énergie accutnulée pendant sa compression, l'élasticité des bagues de frottement permet e ces bagues de desserrer leur étreinte sur les tiges, mais de façon progressive et avec un certain retard par rapport à la diminution de la charge de compression des couches de caoutchouc de l'amor- tisseur. On obtient ainsi un amortissementdu retour élastique du système. Les bagues de frottement 34 sont de préférence constituées en un matériau plastique glissant, relativement peu élastique et ayant une bonne résistance à l'abrasion. Des bagues en polyéthylène à très haute masse moléculaire présentent à ces égards des propriétés satisfaisantes. Bien que o matériau ait un coefficient de frottement relativernent bas sur le métal des tiges de guidage la pluralité de ces tiges permet d'avoir une surface t- tale de frottement importante et de dissiper dans une grande masse métallique lténergie du choc encaisse par l'amortisseur. outre, dans la gamme des pressions et des vitesses de fonctionnement de l'amortisseur, le polyéthylène présente l'avantage d'avoir un coefficient de frottement sur le étal qui, bien que faible à vitesse lente, s'accroît sensiblement à vitesse élevé, ce qui joue ici dans le sens favorable puisque lors d'un choc la vitesse renative du déplacement des bagues sur les tiges décroît depuis ua:ie vitesse initiale d'impact élevés jusqu'à une vitesse nulle. Avec des bagues de frottement 34 en polyéthylène, on peut donc donner au dispositif une caractéristique d'amortissement proche d'une décé légation constante. On peut voir d'après la description qui précède que l'amortisseur en question pressente plusieurs caractéristiques avantageuses au point de vue constructif et fonctionnel. - l'ensemble constitué par l'empilage des éléments élastiques 17, les plaques d'eatrémité 20-21 et les tiges de gui dage forment un ensemble unitaire dont la construction et l'assem- blage sont relativement simples et dont le montage dans le dispositif d'attelage est facile. - empilage des éléments élastiques de l'amortisseur occupe pratiquement toute la longueur de l'espace imparti entre le fond 3 du boitier et le piston 4 ce qui permet de donner a l'a amortisseur la flexibilité exigée en fonction des efforts à encais- ser, avec une course d'écrasement se situant entièrement dans la partie linéaire de sa courbe de compression. Le caoutchouc travaille ainsi dans les meilleures conditions au point de vue de la fatigue, sans risque de fluage et de déformation permanente en compression. Cependant le risque de flambage de cet empilage de grande longueur est évité grâce au guidage assure par les tiges tubulaires 28-33. - le guidage et l'effet d'amortissement sont assurés au sein de llelnpilage par les tiges 28-33, ce qui permet de ne pas utiliser à ces fins les parois latérales du boitier de attelage et de les libérer ainsi des conditions de montage du dispositif dans son boîtier. - par la construction de l'amortisseur sous la forme d'un empilage d'éléments élastiques dans lesquels la compression se répartit également dans tout le volume du caoutchouc, l'effet et dlamortissement assuré par les bagues de frottement por- tées par chacun de ces éléments se trouve bien réparti sur toute la longueur de llamortisseur. - l'utilisation de bagues de frottement en matériau plastique autolubrifiant et à faible usure, en particulier en polyéthylène à haut poids moléculaire, permet d'obtenir des caractéristiques d'amortissement intéressantes et durables au cours de la vie d'utilisation du dispositif. li E V E N D I C A T 1 0 N S 10) Dispositif élastique amortisseur de chocs, en ticulier pour attelage de véhicule ferroviaire, du type compre- nant un empilage (7) d'éléments élastiques plats en caoutchouc travaillant en compression, traversé longitudinalement par une ou p7usieurs tiges de guidage (28-33) engagées dans des trous aligués des éléments successifs, ces trous étant garnis de bagues de frottement (34) serrant radialement lesdites tiges en fonction de la compression des éléments élastiques, dispositif# caractérisé en ce que les bagues de frottement (34) sont constituées en ma tériau plastique à bas coefficient de frottement tel que du polyéthylène à haut poids moléculaire. 20) Dispositif selon 1 0 dans lequel chaque élément élastique de l'empilage comprend une plaque métallique intermédiaire (18) et deux couches de caoutchouc (19) adhérentes aux faces opposées de cette plaque, les bagues ae frottement (34) qui garnissent les trous alignés des éléments élastiques étant ados- sées aux couches de caoutchouc (19). 30) Attelage de véhicule ferroviaire du type compre- nant un boîtier (1) contenant un amortisseur (7) constitué par un empilage d'éléments élastiques plats en caoutchouc traversé lon g-tudinalement par une ou plusieurs tiges de guidage (98-33) plus courtes quo l'amortisseur, cet amortisseur travaillant en compres- sion entre un organe de traction tel qu'étrier (9) et un organe de poussée tel que piston (4), en cas de traction sur la barre d'attelage (5), caractérisé en ce que l'une au moins des tiges de guidage (28-29) est placé dans l'amortisseur entre lesdits organes de traction (9) et de poussée (4) pour former butée limitant la compression de l'amortisseur (7) dans le sens d'une traction sur la barre d'attelage. 4 ) Attelage selon 30 dans lequel l'amortissement(7) comprend deux tiges paralleles de guidage (28-29) localisées dans sa partie centrale, entre l'étrier de traction (9) et le piston de poussée (4). ) Attelage selon 30 ou 4 dans lequel les tiges de guidage (28-29) sont engagées librement dans les trous alignés des éléments élastiques de l'amortisseur sans être fixes à celui ci. 6 ) Attelage selon l'une des revendications de 3 à 5 et dans lequel l'amortisseur (7) travaille en compression entre le fond (3) du boitier (1) et un organe de poussée tel que piston (4) en cas de choc sur la barre d'attelage (5), caractérisé en ce que l'une au moins des tiges de guidage (30-33) est placée dans l'amortisseur entre le piston (4) et le fond (3) du boitier pour former butée limitant la course d'écrasement de l'amortisseur dans e sens d'un choc de poussée sur la barre d'attelage 70) Attelage selon 60 et dans lequel les tiges longitudinales de guidage (30-33) sont fixées à la plaque d'extrémité (21) de l'amortisseur qui est en contact avec le piston de poussée (4) du système d'attelage de façon à s'opposer au couple de basculement du piston en cas de choc oblique sur la barre d'attelage (5). 8 ) Attelage selon 60 ou 70 dans lequel l'amortisseur comprend quatre tiges de guidage (30-33) répartis autour de l'axe longitudinal de l'amortisseur, dans les angles de l'amortisseur.