Brevet FR2413583A1 — publié le 19790727

La présente invention concerne un ressort métal-caoutchouc travaillant en compression, du type comportant, en alignement longitudinal, une série de disques métalliques rigides séparés les uns des autres par des éléments annulaires en caoutchouc qui sont reliés longitudinalement et constituent un corps tubulaire en caoutchouc travaillant en compression axiale. Des ressorts caoutchouc-métal, travaillant en compression axiale et comprenant un empilement d'anneaux en caoutchouc entre lesquels sont intercalés les disques métalliques, sont bien connus, par exemple selon le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2 854 232. Les caractéristiques d'élasticité de ces. ressorts sont très avantageuses dans les groupes d'attelage de wagons de chemin de fer, en particulier en raison de la dispersion efficace, dans l'ensemble des disques métalliques, de la chaleur d'hystérésis engendrée dans les anneaux de caoutchouc.Par suite, étant donné que les anneaux et les disques constituent des éléments distincts, le montage de ces ressorts de même que leur remontage, en cas de remplacement d'un ou plusieurs anneaux endommagés, représentent un travail long et délicat et nécessitent une main-d'oeuvre spécialisée, alors qu'il serait souhaitable qu'un tel travail puisse & re exécuté par le personnel normalement affecté aux wagons et sans aucun outillage spécial. On trouvera un essai palliant cet inconvénient dans le brevet britannique nO 1 381-142, selon lequel les éléments annulaires en caoutchouc sont reliés longitudinalement, de manière à constituer un corps tubulaire monobloc.Les disques en métal insérés dans ce corps tubulaire en font saillie radialement vers l'extérieur, mais leur diamètre intérieur, plus grand que le diamètre intérieur du corps, nuit à la dispersion de la chaleur d'hystérésis dans les disques. Xn meme temps, le moulage du corps de caoutchouc comporte de nombreux temps morts, en raison de la nécessité de placer les disques un à un dans le moule avant d'y injecter le mélange de caoutchouc. De plus, la récupération de ces disques métalliques du ressort usé est une opération très difficile et ne peut être effectuée que par le fabricant ; il en résulte que l'utilisateur est obligé de renvoyer chaque fois la totalité du ressort usé pour l'échanger contre un ressort neuf complet, ce qui, bien entendu, augmente au moins les frais de transport. L'invention vise essentiellement à éviter, ou tout au moins à réduire le plus possible, les inconvénients que l'on vient d'indiquer. L'invention a donc pour objet un ressort en caoutchouc ou élastomère et métal travaillant en compression, du type comprenant, en alignement longitudinal, une série de disques métalliques rigides sp-ris les uns des autres par des éléments annulaires en caoutchouc reliés longitudinalement et qui constituent un corps tubulaire de caoutchouc travaillant en compression longitudinale, ce ressort étant caractrisé en ce que a) ledit corps tubulaire est composé d'une série de segments distincts, continus dans toute la longueur du ressort, qui se suivent selon la périphérie, en contact mutuel b) chacun des disques est enfilé radialement, à partir de l'intérieur, de façon amovible dans une rainure correspondante ménagée dans chacun desdits segmentes, cette rainure comprenant des zones d'extrémité à fond fermé et une zone intermediaire comprise entre lesdites zones et qui débouche sur la face du segment qui est extérieur dans la direction radiale, la profondeur desdites zones extrêmes à fond fermé représentant au moins la moitié de l'épaisseur radiale du segment c) chacun des disques comporte, pour chaque segment, un lobe qui fait saillie radialement vers l'extérieur par ladite zone intermédiaire de la rainure correspondante d) chacun des disques et la rainure correspondante comportent, dans la direction longitudinale, au moins une saillie et une dépression complémentaires l'une de l'autre, servant à empêcher le segment du disque de s'échapper accidentellement dans la direction radiale. De façon avantageuse, les segments sont identiques entre eux ; de plus, selon une forme de réalisation préférée, ces segments sont au nombre de trois ou de quatre, à savoir que chacun d'eux couvre un secteur circulaire de 1200 ou de 90a. D'autres objets et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme préférée de réalisation. Sur ces dessins - la figure 1 est une vue en plan d'un ressort selon l'invention - la figure 2 est une vue, partie en coupe, suivant la ligne 2-2 de la figure I - la figure 3 est une vue en perspective de l'un des segmentes, enfilé sur l'un des disques - la figure 4 est une vue en perspective d'un segment tel qu'obtenu de moulage å - la figure 5 est une coupe transversale, àvec arrachement partiel, suivant la ligne 5-5 de la figure 2 - la figure 6 est une vue schématique en élévation latérale d'un ressort selon l'invention, monté dans une unité de traction - la figure 7 est une coupe transversale, correspondant à la ligne 7-7 de la figure 8, d'un moule servant à la fabrication des segments représentés sur les figures 1 à 5 ; et - la figure 8 est une coupe longitudinale suivant la ligne 8-8 de la figure 7. La référence 10 désigne, dans son ensemble, un corps tubulaire cylindrique en caoutchouc de section circulaire, tandis que la référence 12 désigne les disques métalliques de ce corps tubulaire qui, dans le cas considéré, sont au nombre de quatre. Le terme "caoutchouc", utilisé dans la présente description et dans les revendications, doit comprendre soit un caoutchouc naturel, soit un caoutchouc ou élastomère synthétique, tel le polyuréthanne. Le diamètre extérieur et le diamètre intérieur du corps lp ont pour valeur respectivement, par exemple, 20 cm et 9 cm et la longueur du corps est, par exemple, de 13 cm. Les disques 12 sont identiques et ont un diamètre extérieur D de 25 cm et un diamètre intérieur D' (figure 5) de 6 cm. Ces disques sont alignés sur l'axe longitudinal du corps 10 et répartis de façon uniforme sur toute la longueur du corps, en étant distants les uns des autres d'environ 2,3 cm.Ces disques sont en t81e d'acier emboutie et ont une épaisseur de 2,5 mm et, par suite, on peut les considérer corme "rigides" dans le fonctionnement du ressort, c'est-à-dire lorsque le ressort travaille en compression longitudinale sous des charges appliquées sur les faces extremes opposées lQA, loB du corps 10. I1 est bien connu que, sous de telles charges, le corps 10 a tendance à se dilater radialement vers l'extérieur et vers l'intérieur. Seule la ligne dite "fibre neutre", représentée par le cercle NF sur la figure 1, ne change pas de diamètre, ce dernier étant désigné par les références ND sur la figure 2. Les fibres neutres correspondant aux sections transversales successives du corps constituent, dans leur ensemble, le "cylindre neutre" (ayant pour diamètre NI > ). Conformément à la technique classique, afin de diminuer la rigidité de la zone annulaire située à l'intérieur du cylindre neutre, le corps 10 comporte un nombre voulu de rainures longitudinales internes 14, dirigées longitudinalement à intervalles égaux, qui vont en profondeur de la surface intérieure du corps jusqu'au voisinage du cylindre neutre. Dans le cas précis représenté, ce corps 10 comporte neuf de ces rainures. Comme représenté sur la figure 1, au fond d'une rainure longitudinale 14, sur trois, débouche une entaille 16. Chacune de ces entailles occupe toute la longueur du corps 10, de sorte que celui-ci se trouve constitué par une suite de segments 18, 20, 22 disposés en cercles, identiques entre eux et qui occupent chacun 1200 du pourtour du corps 10. Eventuellement, chacune des entailles 16 pourrait etre constituée par une fente de grandeur limitée, par exemple de quelques millimètres dans le cas particulier représenté, mais il est préférable que les segments 18, 20, 22 soient en contact direct les uns avec les autres. Par suite, chacun des segments présente un côté radial plan 16A et un côté radial plan 16B opposé (figure 3) qui, dans le ressort monté, sont sensiblement en contact avec les côtés correspondants des segments voisins. Pour chacun des disques 12, chacun des segments 18, 20 et 22 comporte, radialement à partir de l'intérieur, une rainure préformée 24, dans laquelle on peut introduire radialement, à partir de l'intérieur du segment, la zone correspondante du disque. En particulier, chacune de ces rainures 24 comporte des zones extrêmes, dont la profondeur atteint au moins la moitié de l'épaisseur radiale W du segment, sans toutefois atteindre cette valeur W, de sorte que lesdites zones se terminent radialement par un fond fermé 24A (figures 3 et 5). Entre ces zones extrêmes est comprise une zone intermédiaire 24B de la rainure qui débouche sur la face extérieure FE du segment en direction radiale.De la sorte, comme représenté sur la figure 4, en se reportant au segment 18, chacun des segments est subdivisé transversalement en une série de sous-segments 18a ... 18e reliés les uns aux autres, à leurs extrémités, par des ponts en caoutchouc S délimités par les fonds 24A des rainures 24, de sorte que, malgré cette subdivision, chacun des segments 18, 20 et 22 constitue une structure d'un seul tenant. Dans le ressort monté (figure 5), les ponts S d'un segment sont contigus des ponts correspondants S des segments voisins. L'épaisseur radiale et l'amplitude angulaire des ponts S sont les plus faibles possible, à condition de ne pas nuire à l'efficacité de la liaison mutuelle des sous-segments 18a ... 18e. C'est pourquoi, de préférence, chacun des ponts S n'occupe pas plus de 209 du pourtour du ressort, et l'épaisseur, dans la direction radiale, de chaque pont ne dépasse pas 1/5 de W. Par exemple, avec les dimensions indiquées ci-dessus, les ponts S ont de préférence une épaisseur radiale de 5 à 8 mm et une amplitude angulaire d'environ 150 ; dans ces conditions, la zone intermédiaire 24B de chacune des rainures 24 occupe un angle d'environ 900. Chacun des disques 12 présente, sur son pourtour extérieur, trois videments ou encoches 12A sensiblement de forme trapézoïdale, régu librement distants les uns des autres et épousant la forme de la paire correspondante de ponts S contigus (figure 5). Dans ces conditions, entre les évidements 12A de chaque paire, le disque 12 forme un lobe arqué 12B qui fait saillie radialement vers l'extérieur de la face FE du segment correspondant 18, 20, 22, après avoir traversé la zone intermédiaire 24B de la rainure correspondante 24. Avec les dimensions indiquées plus haut à titre d'exemple, l'importance de la saillie est d'environ 2 cm.Ainsi, chacun des disques 12 comporte, aussi bien à l'intérieur qutà l'extérieur, par rapport au corps de caoutchouc 10 du ressort, de grandes surfaces exposées à l'air libre, tout en conservant de grandes surfaces de contact avec le caoutchouc, de sorte que la chaleur d'hystérésis peut être dispersée efficacement. De plus, dans le ressort tel que décrit ci-dessus, chacun des segments 18, 20 et 22 peut être enfilé radialement sur les disques 12 et ce montage peut être effectué meme à la main. Pour empêcher les segments de sortir accidentellement des disques, on constitue > dans chacun des disques, en direction longitudinale, une nervure circulaire 28 concentrique au disque, dont le diamètre est égal à ND (figure 2), tandis que le profil de chaque rainure 24 présente une configuration 28A (figure 3) qui est complémentaire de celle de la nervure. Une fois les segments enfilés sur les disques, ces éléments 28, 28A sont accouplés les uns aux autres et empêchent toute séparation accidentelle, de sorte que, en dépit de la division du corps 10 en segments 18, 20, 22, le ressort constitue pratiquement une pièce d'un seul tenant que l'on peut facilement monter.Par ailleurs, lorsque le corps en caoutchouc 10 est usé au point qu'il soit nécessaire de remplacer le ressort, il apparaît clairement de la description qui précède que l'on peut facilement récupérer les disques 12 et les associer à trois nouveaux segments 18, 20, 22 fournis par le fabricant. Le groupe de traction, représenté sur la figure 6 sous une forme simplifiée, est monté sur une traverse extrême 30 du chassies d'un wagon de chemin de fer. La référence 32 désigne le corps du crochet de traction, duquel part vers l'arrière la tige de traction 34 qui coulisse dans la traverse 30. Sur cette tige 34 est enfilé un ressort M selon l'invention, identifiable par ses éléments 18, 20 et 22 décrits plus haut. Conformément à la technique connue, ce ressort M est précomprimé longitudinalement entre la traverse 30 et un plateau 36 au moyen d'un écrou 38 vissé sur l'extrémité arrière filetée de la tige 34. Dans le cas de la figure 6, le ressort comprend six disques (et non quatre) et la longueur du corps 10 est d'environ 18 cm. Chacun des segments du ressort représenté sur les figures 1 à 5 peut rapidement être obtenu dans un moule du type représenté sur les figures 7 et 8. Ce moule comprend une base 40 et un couvercle 42. Dans la moitié de gauche de la figure 7, ce couvercle est en position de fermeture, tandis que, dans la moitié de droite de cette sème figure 7, le moule est ouvert de façon que l'on puisse extraire la pièce moulée. Ce couvercle présente une surface intérieure 44, à voûte cylindrique, qui correspond à la surface extérieure, dans la direction radiale, du segment à mouler. Aux côtés 16A et 16B et a la surface intérieure, dans la direction radiale, du segment correspondent respectivement les surfaces inclinées 46A, 46B et la surface cylindrique 48 formée sur la base 40. Cette surface cylindrique 48 présente des côtes longitudinales 50 qui correspondent aux rainures longitudinales 14 du segment. Concentriquement à cette surface cylindrique 48 sont emportés, dans la base 40, quatre secteurs circulaires 52 en tôle d'acier répartis suivant les positions qui correspondent aux rainures périphériques 24 du segment. La partie découverte de chacun des secteurs 52 est sensiblement identique à un tiers de disque 12 du ressort et comporte une nervure 54 qui correspond à la nervure 28 du disque, ainsi qu'un lobe 52A qui correspond à un lobe 12A de ce disque. De la surface 46 débouchent cinq éjecteurs 56A, 56B ... 56E, tous reliés rigidement à une barre longitudinale 56. De la même façon, de la surface 46B débouchent, dans la cavité du moule, cinq autres éjecteurs 58A, 58B ... 58E (l'éjecteur 58E est seul visible sur la figure 7).reliés rigidement à une barre longitudinale 58. Lorsque les éjecteurs sont en position rentrée, leurs faces avant 60, 62 se trouvent respectivement dans le plan des surfaces inclinées 46A et 46B. Lorsque le moule est fermé, on injecte l'élastomère dans la cavité de moulage par les trous d'injection 64 et on le vulcanise dans cette cavité par chauffage du moule. Les éléments chauffants font partie, de façon connue, de la presse dans laquelle est monté le moule, lesquels ne sont donc pas représentés sur les figures. Eventuellement, toutes les surfaces en regard les unes des autres dans la cavité du moule peuvent être revêtues (par exemple, par pulvérisation), avant l'injection, d'une pellicule d'une préparation de décollement, comme il est bien connu des spécialistes. Une fois la vulcanisation achevée, on éloigne de la base 40 le couvercle 42, comme représenté dans la moitié de droite de la figure 7, et les éjecteurs se trouvent repoussés vers l'avant sous l'effet des poussées appliquées respectivement à la barre 56 et à la barre 58. De la sorte, les faces avant 60 et 62 d'éjecteurs exercent une pression contre les côtés 16A, 16D du segment moulé et, par suite, repoussent ce dernier des secteurs 52 (vers le haut sur la figure 7). Après avoir retiré le segment moulé, on répète le cycle de moulage pour le segment suivant. R E V E N D I C A T I O.N S 1. Ressort en caoutchouc ou élastomère et métal travaillant en compression, du type comprenant, en alignement longitudinal, une série de disques métalliques rigides séparés les uns des autres par des éléments annulaires en caoutchouc reliés longitudinalement et qui constituent un corps tubulaire de caoutchouc travaillant en compression longitudinale, ce ressort étant caractérisé en ce que a) ledit corps tubulaire est composé d'une série de segments distincts, continus dans toute la longueur du ressort, qui se suivent selon la périphérie, en contact mutuel b) chacun des disques est enfilé radialement,à partir de l'intérieur, de façon amovible, dans une rainure correspondante ménagée dans chacun desdits segments, cette rainure comprenant des zones d'extrémité à fond fermé et une zone intermédiaire comprise entre lesdites zones et qui débouche sur la face du segment qui est extérieur dans la direction radiale, la profondeur desdites zones extrêmes à fond fermé représentant au moins la moitié de l'épaisseur radiale du segment c) chacun des disques comporte, pour chaque segment, un lobe qui fait saillie radialement vers l'extérieur par ladite zone intermédiaire de la rainure correspondante d) chacun des disques et la rainure correspondante comportent, dans la direction longitudinale, au moins une saillie et une dépression complémentaires l'une de l'autre, servant à empêcher le segment du disque de s'échapper accidentellement dans la direction radiale. 2. Ressort selon la revendication l, caractérisé en ce que lesdits segments sont identiques entre eux. 3. Ressort selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les segments sont au nombre de trois ou de quatre. 4. Ressort selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le diamètre intérieur des disques est inférieur au diamètre intérieur du corps en caoutchouc. 5. Groupe de traction d'un véhicule de chemin de fer comprenant un ressort selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.