Brevet FR2529630A1 — publié le 19840106

La présente invention se rapporte à des ressorts en caoutchouc-métal travaillant à la compression, du type qui prend une pile de galettes monolithiques plates en caoutchouc alternant avec des disques séparateurs annulaires rigides, les galettes et les disques séparateurs étant munis de saillies et de cavités complémentaires les unes des autres qui maintiennent les galettes et les disques en alignement axial. On trouve la description de ressorts du type pré- cité ci-dessus, par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique né 2 854 232 et ces ressorts conviennent particulièrement bien pour les butoirs et les crochets de traction des véhicules ferroviaires. Les avantages les plus importants de ces ressorts sont: (a) la facilité de les construire; (b) la facilité avec laquelle on peut modifier leur courbe de réponse caractéristique en modifiant le nombre des galettes qui les constituent; (c) une dissipation extrê- mement efficace de la chaleur d'hystérésis au moyen des disques sépa- rateurs, qui sont généralement des pièces embouties en tôle. Pour des raisons pratiques, il est souhaitable que la pile de galettes et de disques puisse être manipulée comme un élément monobloc Une pile monobloc est décrite par exemple dans le brevet britannique N O l 381 142, mais la dissipation de chaleur de cette pile est insuffisante Une autre pile monobloc est décrite dans la demande de brevet N O 69930-A/77 déposée le 28/12/1977 par la demanderesse Dans les deux cas, il s'agit de structures compli- quées, d'une fabrication conteuse et dans lesquelles il n'est pas possible d'a 4 outer ni de retirer une ou plusieurs galettes pour modifier la caractéristique du ressort. Il est évident que, pour obtenir une pile monobloc, on peut également recourir à des moyens d'assemblage provisoire. Toutefois, ces m 6 yens perturbent le montage de la pile et doivent être récupérés et réexpédiés au fournisseur pour être réutilisés. La présente invention a pour objet un ressort en caoutchouc-métal du type qui a été spécifié plus haut, qui est caractérisé par des moyens d'assemblage axial des galettes et des disques, qui comprennent une pluralitx de passages axiaux formés dans la pile, dont chacun est constitué par des trous placés dans le même alignement dans les galettes et dans les disques; un tirant monofilamentaire en caoutchouc, enfilé dans chacun de ces passages, avec les extrémités qui font saillie sur les surfaces terminales correspondantes de la pile, ce tirant étant tendu dans son passage respectif; et une paire d'agrafes d'arrêt autobloquant, enfilées respectivement sur les deux extrémités du tirant et qui réagissent contre les surfaces terminales respectives de la pile pour mainte- nir le tirant à l'état tendu. Chacune des deux agrafes est de préférence consti- tuée par une rondelle qui s'appuie contre la surface terminale correspm dante de la pile, ladite rondelle présentant des dents de requin qui font saillie sur sa circonférence intérieure et mordent dans le tirant Il est avantageux que chacune desdites agrafes soit logée dans une cavité formée dans la surface terminale correspondante de la pile, qui peut appartenir à une galette terminale ou à un disque terminal ajouté Dans un exemple type, la cavité est formée dans la galette et, dans la forme de réalisation préférée, une cavité identique est formée également dans la face opposée de la même galette et toutes les galettes sont identiques entre elles, de sorte qu'une quelconque des galettes dont on dispose peut constituer l'une ou l'autre des galettes terminales de la pile. Pour les tirants, il est particulièrement approprié d'utiliser des caoutchoucs EPDM et éventuellement également des caoutchoucs de polychloroprène, en raison de leur résistance à la fissuration Les caoutchoucs EPDM sont préférés par le fait qu'ils présentent une plus grande résistance à la traction, normalement non inférieure à 65 kg/cm, à un module d'élasticité plus avantageux. Les tirants doivent serrer la pile avec une force totale de serrage supérieure au poids de la pile, de préférence d'au moins deux fois et, selon une caractéristique encore préférée, d'au moins quatre fois Un ressort pour butoirs comprenant une douzaine de galettes, avec leursdisques, pèse environ 18 kg; pour avoir une force totale de serrage quadruple du poids, c'est-à-dire d'au moins 72 kg, il suffit de six tirants d'un diamètre de & à 10 mm, dont chacun est tendu avec une force de seulement 12 kg, ce qui correspond à envi- ron 25 kg/cm Il est préférable que la pile comprenne un plus grand nombre de tirants peu chargés au lieu d'un petit nombre de tirants trop fortement chargés Naturellement, pour obtenir un serrage équilibré, les tirants sont répartis uniformément autour de l'axe du ressort Pour un monobloc comprenant quatre ou cinq galettes, il suffit fréquemment de seulement deux tirants diamé- tralement opposés Dans le calcul de la tension appliquée aux tirants, il convient également de tenir compte des sollicitations produites par les agrafes qui, sous l'effet d'une tension excessive, pourraient provoquer des déchirures du tirant. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en perpsective du ressort; la figure 2 est une coupe axiale partielle prise selon la ligne II-II de la figure 1; et la figure 3 est une coupe transversale d'un tirant. dans la zone dans laquelle l'agrafe d'arrêt mord le tirant. Le ressort représenté sur le dessin comprend une pile 1 formée de galettes circulaires plates en caoutchouc qui alternent avec des disques séparateurs circulaires annulaires 3, en tôle emboutie, les galettes terminales de la pile étant indiquées en 2 ' et 2 " La forme des galettes 2 correspond à celle qui est suggérée par les figures 2 et 3 du brevet des Etats-Unis d'Amérique n O 2 854 232 précité et les disques 3 font saillie radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur par rapport aux galettes, dans le but d'assurer une efficace dissipation de la chaleur Les galettes sont identiques entre elles et il en est de même pour les disques sépara- teurs Sur les deux faces plates de chaque galette, sont formées respectivement une nervure circulaire 4 et une rainure circulaire 5, coaxiale et de même diamètre Des rainures 6 et nervures 7 corres- pondantes sont formées dans les disques séparateurs, ee sorte que les disques et les galettes sont ainsi maintenus en alignement axial. Chaque galette est moulée et vulcanisée en une seule pièce et. aucune de ces faces n'est réunie par adhérence (par exemple collée) au disque séparateur adjacent. Selon l'invention, pour obtenir un monobloc uni- taire, on utilise deux tirants en caoutchouc 8, parallèles entre eux et symétriques par rapport à l'axe X-X de la pile 1 A chacun des tirants 8 s'appliquent les conditions illustrées aux figures 2 et 3. Plus précisément, chaque galette présente un trou axial traversant 9, de section circulaire, et un trou correspon- dant 10 est formé dans chacun des disques séparateurs 3, tous les trous 9, 10 étant alignés entre eux parallèlement à l'axe X-X pour constituer ensemble un passage axiale dans lequel est enfilé le tirant 8 Le diamètre des trous 9 est de préférence seulement légèrement supérieur à celui du tirant 8 dans l'état détendu, dans la mesure suffisante pour enfiler le tirant dans les trous 9 sans difficultés Le diamètre des trous 10 est sensiblement supérieur à celui du tirant 8 à l'état détendu, pour éviter autant que possible tout contact entre le tirant et les disques. Chacun des trous 9 se termine sur chacune des deux- faces de la galette correspondante par un évasement conique 11 ou ll' respectivement L'évasement extérieur de la première galette 2 ' est indiqué en ll A et appartient à la surface terminale l A de la pile; de même, l'évasement extérieur de la dernière galette 2 " de la pile est indiqué en l IB et appartient à la surface terminale l B de la pile, qui est à l'opposé de la surface l A. Chacune des agrafes autobloquantes est constituée par une rondelle circulaire 12 en tôle d'acier, sur le bord péri- phérique intérieur de laquelle font saillie, vers l'axe de la ron- delle, quatre languettes 12 ' inclinées de 30 à 450 sur le plan de la rondelle pour former quatre "dents de requin" Le passage entre les dents de requin opposées est inférieur au diamètre du tirant 8 à l'état détendu, de sorte que la rondelle 12 peut être enfilée sur le tirant 8 dans un sens, mais que toute tentative de dégagement dans le sens opposé est bloquée par les languettes 12 ' qui "mordent" dans le caoutchouc du tirant, ainsi que ceci est illustré par les figures 2 et 3. Le tirant 8 est un tronçon d'un profilé de caoutchouc EPD Ml, dont la longueur initiale est supérieure à celle de la pile. Pour le montage (figure 2), on enfile une rondelle sur l'extrémité inférieure du tirant, après quoi on enfile ce dernier dans les trous 9 et 10 des galettes 2 et des disques 3, jusqu'à ce que la rondelle 12 s'arrête dans l'évasement î 1 B Ceci laisse libre sur l'extrémité supérieure de la pile une "queue" 8 A du tirant On enfile la deuxième rondelle 12 sur cette queue, on tire la queue avec une charge pré-établie, par exemple 15 kg,et on fait coulisser cette rondelle 12 jusqu'à ce qu'elle prenne appui dans l'évasement li A, après quoi, on allonge la queue 8 A et on la coupe, de sorte que le tirant 8 reste tendu dans la pile, avec une force pratiquement égale à ladite charge pré-établie La mise sous tension peut être effectuée à la main, à l'aide d'une pince dynamométrique. Etant donné que les nervures et les rainures circu- laires 4, 5, 6, 7 se trouvent normalement sur une surface cylindrique imaginaire "neutre" Y du ressort, il est à conseiller que les trous 9, 10 soient aussi proches que possible des nervures et des rainures, mais cette condition ne doit pas être considérée comme absolument critique D'un autre côté, contrairement à la forme de réalisation représentée, les tirants 8 pourraient être disposés extérieurement à la surface neutre Y; toutefois, dans le fonctionnement du ressort, les volumes de caoutchouc situés à l'extérieur de Y subissent de notables mouvements radiaux de flux et de reflux et on préfère donc la disposition représentée. Les agrafes autobloquantes représentées en détail dans le présent mémoire sont particulièrement appropriées, grâce à leur simplicité et leur faible prix de revient Toutefois, on peut éventuellement utiliser d'autres agrafes appropriées qui seront évi- dentes pour l'homme de l'art, par exemple des bouchons coniques fen- dus, munis de dents intérieures qui mordent dans les tirants 8. Un avantage particulier des tirants 8 consiste en ce que, étant en caoutchouc, ils ne perturbent pas le fonctionnement du ressort, ce qui est particulièrement important, par exemple dans le cas des crochets de traction des véhicules ferroviaires o les forces appliquées au ressort varient dans des angles importants par rapport à l'axe X-X. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. RE V E N D I C A T 1 O N S. 1 Ressort en caoutchouc-métal travaillant à la compression, du type qui comprend une pile ( 1) de galettes monolithiques plates ( 2) en caoutchouc qui alternent avec des disques séparateurs annulaires rigides ( 3), les galettes et les disques séparateurs étant munis de saillies et de cavites complémentaires les unes des autres qui main- tiennent les galettes et les disques dans un même alignement axial, ce ressort étant caractérisé par des moyens d'assemblage axial des galettes et des disques, qui comprennent: une pluralité de passages axiaux mênages dans la pile, et dont chacun est constitue par des trous alignes ( 9, 10) qui sont formés respectivement dans les galettes et dans les disques; un tirant monofilamentaire ( 8) en caoutchouc enfile respectivement dans chaque passage, et dont les extrémités font saillie au-delà des surfaces terminales correspondantes de la pile, ce tirant ( 8) est tendu dans son passage respectif; et une paire d'agrafes d'arrêt autobloquante ( 12) enfilées sur les extrémités correspondantes du tirant et qui réagissent contre les surfaces ter- minales correspondantes de la pile pour maintenir le tirant à l'état tendu. 2 Ressort selon la revendication l,caracterisê en ce que chacune des agrafes est constituée par une rondelle ( 12) quiprend appui sur la surface terminale correspondante de la pile, cette rondelle pré- sentant des dents de requin ( 12 ') qui font saillie sur sa circonfé- rence intérieure et mordent dans le tirant. 3 Ressort selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chacune desdites agrafes est logée dans une cavité ( 11) ménagée dans la surface terminale correspondante de la pile. A Ressort selon la revendication 3, caractérise en ce que ladite cavité ( 11 ') est formée dans chacune des galettes terminales ( 2 ') de la pile. Ressort selon la revendication 4, caractérise en ce qu'une cavizé identique ( 11 ') est formée également dans la face opposée de la même galette. 6 Ressort selon la revendication 5, caractérise en ce que les galegtes ( 2) sont identiques entre elles. 7 o Butoirs et crochets de traction de véhicules ferroviaires équipés d'un ressort selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.