Brevet FR2406757A1 — publié le 19790518

La présente invention concerne un ressort travaillant a la compression et au cisaillement, en particulier pour véllicules sur rails, qui possède dans la direction principale une rigidité élevée et de préférence une caractéristique d'élasticité progressive et, par contre, une faible rigidité dans les directions transversales. Cela est obtenu selon l'invention par le fait que le ressort est constitué d'un corps cylindrique creux en matière à élasticitS caoutchoutique dont la cavité, fermée sur les deux cotés frontaux, est remplie de liquide. Ce ressort présente une rigidité élevée dans la direction axiale parce qu'en cas de charge axiale, il nait dans le ressort une pression de liquide dont les composantes radiales tendent à bomber le corps cylindrique.Les composantes axiales de la pression de liquide contribuent donc directement A la force portante axiale du ressort, c'est-à-dire qu'elles augmentent la rigidité dans la direction axiale. Ce ressort présente par contre une bien plus faible rigidité au cisaillement perpendiculairement à la direction axiale parce que le remplissage de liquide n' a pas d'influence sur la rigidité au cisaillement. Pour augmenter la r6- sistance axiale du ressort, dans le corps cylindrique creux peuvent hêtre insérés des anneaux métalliques dont les plans sont parallèles aux faces frontales. Cela emp2chele corps en caoutchouc de se bomber dans son ensemble en forme de tonneau; seules les parties situées entre les anneaux métalliques peuvent se bomber.Pour que les anneaux métalliques ne produisent pas de défauts d'étanchéité du corps cylindrique creux, il est opportun que le diamètre intérieur des anneaux métalliques soit supérieur au diamètre intérieur du corps cylindrique creux de façon que la surface intérieure de celui-ci ne présente pas d'interruptions. D'autre part, pour réduire la rigidité du ressort et, en particulier, pour obtenir une caractéristique d'élasticité progressive, il peut être prévu dans le liquide remplissant la cavité une bulle de gaz ou de vapeur, par exemple une bulle d'air. Quand, en cas de charge axiale du ressort, la pression du liquide augmente, cette pression agit sur la bulle de gaz ou de vapeur, dont le volume diminue en conséquence. L'invention concerne en outre, l'utilisation de ce ressort sur un véhicule sur rails comme ressort de compression, l'axe du cylindre étant disposé dans la direction de marche pour la transmission, du bogie å la caisse, des forces d'accélération apparaissant au démarrage et au freinage. On connais déjà un grand nombre de systèmes pour transmettre ces forces sans nuire à l'élastici té verticale non plus qu'à l'élasticité transversale. On utilise pour cela des plaques guide-berceau à suspension caoutchouc qui guident le support de berceau du bogie par rapport au bâti de bogie.Le gros inconvénient de ce dispositif est cependant qu'au démarrage et au freinage, c 'est-à-dire quand les forces longitudinales importantes doivent etre transmises, le support de berceau est lié directement au b3ti de bogie par la friction des plaques guides. Il apparat alors entre la caisse et le bogie un flux de forces parallèles à la suspension secondaire et ce pont transmet les vibrations et le. chocs à la caisse. Pour supprimer la transmission du bruit à la voiture à cet endroit, les plaques guide-berceau sont suspendues par une plaque de caoutchouc. La rigidité au cisaillement de cette plaque devrait cependant, quand il s'agit d'éviter une altération des caractéristiques de roulement au démarrage et au freinage, etre beaucoup plus faible que ce n' est possible pour la résistance nécessaire à la compression. Pour la transmission des forces longitudinales au freinage et au démarrage sont, pour cette raison, souvent aussi utilisées des pendules de traction-compression ou des barres articulées qui réunissent le bogie à la caisse. Dans le cas des bogies à supports de berceau, sont généralement utilisées deux barres articulées de ce genre qui réunissent les deux extrémités du support de berceau au b ti de bogie. Dans le cas des bogies sans supports de berceau, on peut utiliser une barre articulée au milieu de la longueur du véhicule . Comme l'appui de la barre articulée présente soit du frottement, soit, quand il est prévu des appuis en caoutchouc, une rigidité à la cardan non négligeable, il apparaît là aussi une entrave à l'élasticité verticale et transversale.Pour que cette influence soit faible, la barre articulée doit avoir une longueur aussi grande que possible. Ces barres articulées prennent cependant de la place entre le bogie et la caisse et, en particulier dans le cas des bogies moteurs, il arrive souvent que cette place ne soit pas disponible parce qu'elle est prise par des moteurs de traction et des transmissions. Il fallait dont trouver un élément élastique qui remplisse les conditions suivantes : 1. Transmission de toutes les forces longitudinales par un ressort très dur. 2. Absaption des forces transversales par une suspension très douce qui ne transmette pas les chocs et les vibrations. 3. Faible encombrement, en particulier en comparaison de l'encombrement des barres articulées. Le ressort selon l'invention remplit remarquablement ces conditions. Grâce à l'action conjuguée de la constante d'élasticité du ressort en caoutchouc dans la direction axiale et de la pression de liquide apparaissant lors de compression, le ressort est très dur dans la direction axiale La diminution de volume produite par la compression du ressort dans la direction axiale doit, comme il s'agit d'un liquide pratiquement incompressible, etre compensée par une augmentation de volume de la cavité du ressort dans la direction radiale. Les anneaux métalliques insérés opposent cependant une grande résistance à une telle augmentation de volume, de sorte que la rigidité d'un tel ressort peut hêtre environ cinq fois supérieure à celle du meme ressort en caoutchouc non rempli de liquide. Si cela rendait le ressort en caoutchouc trop dur dans la direction axiale, une bulle de gaz ou de vapeur dans le liquide permet de diminuer sa rigidité et d'obtenir en môme temps une carac touristique progressive. Un exemple de réalisation d'un ressort conforme à l'invention et un exemple d'emploi sont expliqués en détail ci-après à l'aide des dessins joints. Dans ces dess ins : La Figure 1 montre en coupe un ressort conforme d l'invention. La Figure 2 est une coupe partielle schématique d'une partie d'un véhicule sur rails avec bogie et caisse. La Figure 3 montre le véhicule sur rails de la Figure 2 vu de dessus avec la caisse supposée transparente. Le ressort est constitué d'un corps cylindrique 1 en matière à élasticité caoutchoutique, donc en Qoutchouc naturel ou synthó- tique ou en Elastombre. Dans ce ressort sont insérés des anneaux métalliques, en particulier des anneaux d'acier 5. Comme le diamè- tre intérieur dl de ces anneaux est supérieur au diamètre intérieur d2 du corps élastique, les anneaux ne vont pas jusqu'S la surface intérieure du corps élastique, ce qui exclut les défauts d'étanché- ité le long des anneaux métalliques insérés, en particulier insérés à la vulcanisation. Sur les deux catés frontaux 2 et 3, la cavité du corps cylindrique creux est fermée par un couvercle.Pour assurer une bonne -étanchéité entre le corps cylindrique creux 1 et les couvercles, sur les deux surfaces frontales du corps 1 peuvent etre prévues des lèvres d'étanchéité 8,9 s'appuyant sur des parties du couvercle façonnées en conséquence et presses contre elles par la pression intérieure. Dans ce couvercle peut se trouver un bouchon fileté 6 avec étanchéité assurée par un anneau-joint 7. Cet orifice sert au remplissage de liquide, et l'on peut laisser au besoin une patite cavité dans laquelle se forme une bulle d'air qui, comme exposé, sert à réduire la rigidité initiale du ressort dans la direction axiale.Comme liquide de remplissage, on peut utiliser de l'eau, additionnée opportunément d'un agent antigel, par exemple de glyedrine, ou un autre liquide compatible avec la matière élastique du corps creux. Pour éviter un fort cisaillement qui pourrait entratner l'en dommagement du corps cylindrique creux 1, sur les couvercles 2,3 peuvent etre placés d'un cté un téton 10 et de l'autre une douille 11. Le téton 10 entre dans la douille 11 et, en butant sur celle-ci, limite la course de cisaillement qui, dans ce cas, est au maximum égale à la différence entre le rayon intérieur de la douille et le rayon extérieur du téton. Les Figures 2 et 3 représentent un emploi du ressort dEcrit plus haut sur un véhicule sur rails, plus précisément sur un wagon de chemin de fer. Sflir le véhicule sur rails représenté , la caisse 12 s'appuie par une suspension secondaire 15, par exemple un ressort à gaz, sur un bogie 13 qui s appuie par les trains de roues 18- sur une voie non représentée. La transmission des forces d'accélération du bogie 13 à la caisse 12 se fait par un tenon entraîneur 16 qui est placé sur la caisse 12 et s'engage dans le bogie 13 au milieu de celui-ci. Sur les traverses 13a du bogie 13 est placé, quand on regarde dans la direction de marche X devant et derrière la zone où le tenon entraîneur 16 s'engage dans le bogie 13, un ressort 17 tel que celui décrit à l'aide de la figure 1. Etant donné que ce ressort travaillant à la compression et au cisaillement sert à transmettre les forces d'accélération du bogie 13 à la caisse 12 au démarrage et au freinage, son axe est dans la direction de marche X. Meme en cas de grandes forces d'accé aération agissant sur le ressort au démarrage et a u freinage, le ressort est peu comprimé, mais conserve toute son élasticité transversale parce que le liquide n'a pas de rigidité au cisaillement; son influence sur la rigidité transversale est ainsi nulle. Un ressort placé dans cette position entre le bogie et la caisse ne transmet donc pas les chocs et les vibrations. Le ressort prend très peu de place en comparaison des barres articulées connues, car les caractéristiques exigées peuvent autre facilement obtenues avec une hauteur axiale du ressort d'environ 150mm avec cinq anneaux d'acier insérés et un diamètre d'environ 200mm. Il va de soi que la présente invention fie doit pas autre considérée comme limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. - Ressort travaillant à la compression et au cisaillement, en particulier pour véhicules sur rails, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un corps cylindrique creux en matière à élasticité caoutchoutique dont la cavité, fermée sur les deux côtés frontaux, est remplie de liquide. 2. - Ressort selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le liquide remplissant la cavité, se trouve une bulle de gaz ou de vapeur. 3. - Ressort selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que, dans le corps cylindrique creux, sont insérés des anneaux métalliques dont les plans sont parallèles aux faces frontales. 4. Ressort selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre intérieur des anneaux métalliques est supérieur au diamb- tre intérieur du corps cylindrique creux. 5. - Ressort selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps cylindrique creux présente sur les deux faces frontales des lèvres d'étanchéité. 6. Ressort selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, sur les couvercles fermant les côtés frontaux du corps cylindrique creux, sont placés d'un caté un téton et de l'autre une douille, le rayon intérieur de la douille étant supérieur au rayon extérieur du téton d'une quantité correspondant au cisaillement maximal admissible du ressort. 7. Emploi d'un ressort travaillant à la compression et au cisaillement conforme à 1' une des revendications 1 a 6 sur un véhicule sur rails comme ressort de compression, l'aux du cylindre étant disposé dans la direction de marche pour la transmission, du bogie à la caisse, des forces d'accélération apparaissant au démarrage et au freinage.