Brevet FR2626331A1 — publié le 19890728

Ressort cempressiln yd que d'lastomère et procédé de réalisation L'invention se rapporte à un ressort à compression hydrostatique d'élastomère, constitué par une enveloppe tubulaire cintrée, de section aplatie, possédant une paroi dîformable et électriquement isolante, cette enveloppe étant remplie d'une masse d'élastomère dont il est possible de faire varier le volume par dilatation thermique à l'aide d'une résistance électrique qui, reliée à une source d'alimentation en courant, est susceptible 1a d'échauffer ladite masse par effet Joule. On connait par le brevet français n0 82 i3 375 un ressort de ce genre, dans lequel une âme métallique, formée par une lame flexible noyée dans l'élastomère, constitue ladite résistance de chauffage. Un tel élément de chauffage offre une résistance ohmique de valeur très faible, ce qui présente l'inconvénient de nécessiter un courant d'alimentation d'intensité très élevée. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient. A cet effet, selon l'invention, ladite résistance électrique est constituée par la masse d'élastomère elle-même, l'élastomère utilisé étant conducteur de l'électricité et offrant une résistivité compatible avec la puissance de chauffage requise et les caractéristiques de la source d'alimentation électrique. Une telle disposition conduit à un élément chauffant - l'élastomère luimême - de résistance ohmique beaucoup plus grande que celle d'une lame métallique; l'intensité du courant d'alimentation peut donc être réduite à une valeur basse de production plus aisée. De plus, la présence d'une âme flexible interne n'est plus indispensable. L'élastomère conducteur peut ltre formé d'un élastomère de base non conducteur auquel a été incorporée une charge de substance conductrice. Plus particulièrement, on peut utiliser un élastomère de base du type siloxane avec, pour charge conductrice, du noir de carbone. Il conviendra en g n ral d'ajuster la resistivité de l'élastomère conducteur à uen valeur de l'ordre de 1 à 10 ohm.cm. L'enveloppe tubulaire du ressort est de preférence fermée a ses extrémités par des embouts métalliques par l'intermédiaire desquels la masse d'élastomere conducteur peut être relise a la source de acourant Electrique, la face de contact de chaque embout avec l'élastomère offrant une texture superficielle rugueuse de façon d réduire la résistance électrique de jonction entre embout et élastomère. 1O Le ressort, en raison de sa forme cintrée longitudinale- ment et de sa section transversale aplatie, comporte des faces d'intrados et d'extrados. Celles-ci sent constituées de préférence par des portions de surfaces parallèles, soit sensiblement cylindriques et coaxiales, soit sensiblement sphériques et concentriques. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un ressort tel que d&fini ci-dessus, offrant longi- tudinalement une forme cintrée et transversalement une section aplatie, et constitua essentiellement par une enveloppe tubulaire dêformeble remplie d'élastomère et fermée à ses extrémités par des embouts métalliques. Selon ce procédé: - on moule une masse d' lastom re électriquement conducteur vulcanise en un boudin offrant la forme cintrée désirée pour le ressort, avec une section aplatie, au surplus amincie dans la région des bordures latérales dudit boudin séparant les faces d'intrados et d'extrados de celui-ci, - - on place aux extr&mités de ce boudin les embouts métalliques, qui offrent une section identique a celle- du boudin, -autour du boudin muni deedits embouts, on réalise l'enveloppe tubulaire en appliquant des bandes de tissu pr -impr6gnies alternativement sur les faces d'intrados et d'extrades du boudin et des embouts, les bords latéraux de ces bandes ftant rabattus sur lesdites bordures latérales de façon à les envelopper, puis on procède. la cuisson dans un moule du produit d'imprégnation de l'enveloppe ainsi confectionnée, - - on met en place des manchons de liaison mécanique autour des extrémités de l'enveloppe recouwarant les embouts - et on ajoute, si besoin est, un complément d'élastomère ou de tout autre produit approprié par injection dans l'enveloppe tubulaire, à travers l'un des embouts. Le procédé précédent s'applique à la fabrication d'un ressort dépourvu d'âme centrale. Dans le cas contraire, c'est-à-dire lorsque l'enveloppe tubulaire du ressort doit contenir, outre l'élastomère, une âme centrale plate, de forme cintrée, réalisée en un matériau flexible électriquement isaolant, s'étendant longitudinalement de l'un à l'autre desdits embouts métalliques auxquels elle est fixée par ses extrémités, et transversalement sur toute la longueur du grand axe de la section aplatie, sensiblement elliptique, de ladite enveloppe, on peut procéder ainsi: - on enfile sur l'âme une gaine tubulaire étanche et déformable, - on fixe aux extrémités de l'âme les embouts et on raccorde à ceux-ci, de façon étanche, la gaine tubulaire, -- on enfile par-dessus ladite gaine l'enveloppe tubulaire, faite de fibres tressées, ses extrémités venant respectivement coiffer les embouts, - on met en place des manchons de liaison mécanique qui serrent les extrémités de l'enveloppe tubulaire sur les embouts, - on place le tout dans un moule, on gonfle la gaine tubulaire via un conduit traversant l'un des embouts et on procède à l'imprégnation de la paroi de l'enveloppe tubulaire à l'aide d'un produit d'imprégnation introduit a-travers la paroi du moule, puis soumis à cuisson, - on injecte une masse d'élastomère électriquement conducteur de remplissage dans la gaine tubulaire via ledit conduit, - et on procède éventuellement à la vulcanisation de l'élastomère remplissant la gaine tubulaire, -le gonflage précité de cette dernière résultant soit d'une insufflation d'air comprimé auxiliaire, soit de l'injection de 11'61astombre de remplissage lui-même. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard des dessins annexes, d'exemples de réalisation non limitatifs. La figure 1 représente, en élévation avec coupe longitudinale partielle, un ressort selon l'invention. La figure 2 represente une section suivant la ligne II-II de l'objet.de la figure 1. La figure 3 représente, d la manière de la figure 1, un ressort selon l'invention dans une autre forme d'exécution. La figure 4 représente une section suivant la ligne IV-IV de l'objet de la figure 3 La figure 5 représente la section transversale d'une variante de réalisation du ressort de la figure 3. Les figures i et 2 montrent une forme d'exécution d'un ressort. compression hydrostatique d'élastomére, qui présente la forme d'un S et comprend une enveloppe tubulaire i d paroi déformable, fermese sesextrémités par des embouts 2 (dont un seul est visible sur la figure 1) et remplie d'une masse d'élastomére 3. Une âme flexible plate 4 court centralement i l'intérieur de l'enveloppe 1, de I'un l'autre des embouts auxquels elle est fixée par encastrement. L'enveloppe i a une section droite de forme aplatie, sensiblement elliptique, dont le grand axe est matérialisé par l'âme 4 (figure 2). L'enveiloppe i est tapissée intérieurement par une gaine tubulaire S. A chaque extrémité du resseot est placé un manchon 6 de liaison mécanique qui enserre l'embout 2 correspondant, par l'intermédiaire de l'extrémité de l'enveloppe i coiffant ledit embout. Chaque manchon 6, qui àoopâre avec l'embout 2 correspondant pour fermer l'enveloppe i de manière étanche, constitue un élément de liaison mécanique du ressort d l'une des deux pièces entre lesquelles il doit étre monté. C'est par ces manchons que des forces extérieures F-peuvent etra appliquées au ressort. La masse d'élastomère 3 est contenue sous pression à l-'intérieur de l'enveloppe tubulaire 1, dont elle est isolée par la gaine 5; elle an remplit tout le volume interne de part et d'autre de l'ême 4. L'élastomère 3 est un élastom re conducteur de l'électricité, obtenu par addition d'une charge conductrice a un élastomère de base, lequel est choisi pour son fort coefficient de dillatation thermique. On peut utiliser un siloxane avec charge de noir de carbone, tel que le mélangemaître 0RHODORSIL EC 175 U" fabriqué par la société Rhône-Poulenc, dent la composition est la suivante: polydiméthylméthylvinylsiloxene: 100 parties noir de carbone...........: 50 a 80 parties. Cet élastomère conducteur a une résistivité de 1,75 ohm.cm environ, qui peut être augmentée ou diminuée en jouant sur la proportion de noir de carbone. En connectant électriquement, par des conducteurs 8 comportant un interrupteur 9 an série, les embouts métalliques 2 a une source de courant électrique 7, on fait passer un courant électrique dans la masse d'élastomère conducteur 3 (l'enveloppe 1, la gaine 5 et l'âme 4 étant réalisées an matériaux électriquement isolants). L'énergie électrique s'y dissipe sous forme de chaleur, de sorte qu'eale s'échauffe et, par suite, se dilate. L'ajustement du courant électrique traversant l'élastomère conducteur permet de régler la réaction élastique du ressort. A titre d'exemple, si la puissance maximale à dissiper dans la masse d'élastomère conducteur 3 est de 500 watts sous une tension d'alimentation de 220 volts, il faut que ladite masse 3 ait une résistance de 96,8 ohms. Si sa longueur est de 40 cm et se section de 2 cm2, la résistivité de l'élastomère conducteur doit être de 4,84 ohm.cm, valeur qui peut être atteinte en ajoutant de l'élastomère non conducteur au produit "RHIODDRSIL" utilisé. Afin d'assurer une faible résistance électrique d'interface entre la masse d'élastomère 3 et chacun des embouts 2, ceux-ci présentant une protubérance conique 2a qui s'avance au sein de l'élastomère et que l'on a usinée superficiellement par rainurage, striage ou sablage de façon à augmenter sa surface de contact avec l'élastomère. Un mode de réalisation préf ré d'un ressort tel que défini ci-dessus va maintenant être explicité Sur une lame flexible, cintre en S, formant l'âme 4 est enfilée une gaine 5 dent la paroi en caoutchouc, assujettie aux embouts métalliques 2 de manière étanche à l'aide de joncs circulaires 10, forme avec ceux-ci une chambre étanche. Sur cet ensemble est enfilée l'enveloppe tubulaire 1, qui recouvre la gaine $0 5 et les embouts 2. Cette enveloppe est formée d'une pluralité d'êltments tubulaires juxtaposés les uns dans les autres, qui sont faits de fibres tissées destinées à être imprégnées de résine thermodurcissable, Après avoir monté sur les embouts 2 les manchons de liaison mécanique 6, on place le tout dans un moule et on gonfle la chambre étanche précitée avec de l'air comprimé introduit & travers l'un des embouts 2, via une tubulure 11 vissée dans l'embout, un clapet à bille 12 incorporé celui-ci et un conduit 13 partant de ce clapet et débouchant dans la surface 2a de jonction de l'embout et de la masse d'élastom re 3, tandis que l'autre embout 2 -est obturé par son clapet a bille. On procède alors à l'imprégnation de la paroi de l'enveloppe 1;'le produit d'imprégnation, introduit via des orifices percés dans le moule précité, est soumis ensuite à une cuisson. Puis on cesse l'insufflation d'air comprimé et on injecte, par la même voie, l'élaatomère conducteur de remplissage du ressort, que l'on-soumet de préférence à un traitement de vulcanisation. En variante, on peut se passer de l'insufflation d'air comprimé, le gonflage de la chambre étanche précitée 6tant alors obtenu directement par l'injection de l'élaatomère conducteur lui-même. - Dans une autre forme d'exécution d'un ressort à compression hydrostatique d'élastomère conducteur, illustrée par les figures 3 et 4, il n'est pas fait usage d'une âme flexible 262633 1 telle que l'fme 4 de l'exemple précédente Pour réaliser le ressort, on part d'un boudin d'élastomère conducteur 3 moulé suivant la forme choisie pour le ressort, savoir la forme d'un C (plutét que d'un S pour des raisons pratiques liées au mode de réalisation de l'enveloppe tubulaire qui va être décrit). Puis on confectionne autour de ce boudin 3, après vulcanisation, l'enveloppe tubulaire l avec des bandes de tissu pré-imprégné. On applique ces bandes alternativement sur la face d'intrados et sur la face d'extrados du boudin 3, les lisières de chaque bande venant envelopper les bordures latérales dudit boudin. Cette disposition, qui conduit i un nombre de couches doublé sur les bordures par rapport à celui qui correspond aux faces d'intrados et d'extrados, procure un renforcement de l'enveloppe 1 dans la région desdites bordures de façon qu'elle résiste aux efforts du cisaillement qui y seront particulièrement élevés lorsque le ressort travaillera. Etant donné qu'il en résulte une surépaisseur locale de l'enveloppe 1, les bordures du boudin 3 sont amincies en conséquence de façon que, lorsque toutes les bandes ont été mises en place, l'ensemble présente une section droite offrant la forme désirée, régulière et sans ressaut, comme le montre la figure 4. En pratique, la nombre de bandes appliquées sur chaque face du boudin 3 est au moins égal a trois. -On notera que l'enveloppe 1 ainsi confectionnée recouvre non seulement le boudin 3, mais les embouts 2 placés aux extrémités de celuici, lesquels ont une forme cylindrique de même section que le boudin 3. Finalement, on place le tout dans un moule o l'on soumet l'enveloppe 1 à une cuisson destinée à opérer le durcissement du produit d'imprégnation des bandes textiles qui la composent. On met alors en place les manchons 6, formés de deux parties complémentaîres Sa, 6b, pour serrer les eitrémitis de l'enveloppe 1 sur les embouts 2, et on perce ces derniers-de trous pour livrer passage à des vis 14 d'assemblage des parties 6a, 6b des manchons 6. Il convient de placer autour des vis 14 des douilles isolantes 15 pour assurer l'isolement électrique des manchons 6 par rapport aux embouts 2. Ces derniers sont par contre dotis d'indentations sur leur face 2a an contact avec l' lastomre conducteur 3 afin de réaliaer une jonction à faible résistance électrique. Les embouts 2 sont munis, comme dans l'exemple pr4cédent, DE d'un conduit interne 13 obturable par un clapet d bille 12. Cette disposition permet de réintroduire, en cas de besoin, soit.de l'élastomère vulcanisé, conducteur ou non, soit du noir de carbone, afin d'ajuster le taux de compression de l'élastomire dans l'enveloppe 1 et la valeur de sa résistivité électrique. A chaque 1O embout 2 est raccordéS, l'aide d'une vis de serrage 168, un fil conducteur 8 de liaison à une source de courant électrique qui, lorsqu'elle est mise an service, fait passer un courant électrique dans l'élastomère 3 et assure un échauffement de celui-ci par effet Joule. On a indique en traits mixtes, sur la figur.e -3, l'extr mité d'un second ressort également cintré en C, identique au premier, auquel il est relié par accouplement des manchons 6 contigus des deux ressorts. Une telle disposition est utilisable lorsqu'on d sire obtenir un ressort en S, comme celui de la figure l, à partir de ressorts rîaliss suivant la deuxième forme d'exécution. Comme le montre la figure'4, le ressort de la figure 3 a une' section droite incurvée en forme de haricot. Par suite, les faces d'intrados et d'extrados du ressert sont des portions de surfaces sensiblement sphériques et cancentriques. En variante (figure 5), là section droite peut ne pas être incurvée, les faces d'intrados et d'extrados tant alors des portions de surfaces sensiblemenit cylindriques et coaxiales. Revendications 1. Ressort compression hydrostatique d'élastomère, constitué par une enveloppe tubulaire cintrée, de section aplatie, possédant une paroi déformable et électriquement isolante, cette enveloppe étant remplie d'une masse d'élastomère dont il est possible de faire varier le volume par dilatation thermique à l'aide d'une résistance électrique qui, reliée à une source d'alimentation en courant, est susceptible d'échauffer ladite masse par effet Joule, i caractérisé par le fait que ladite résistance électrique est constituée par la masse d'élastomère (3) elle- même, l'élastomire utilisé étant conducteur de l'électricité et offrant une résistivité compatible avec la puissance de chauffage requise et les caractéristiques de la source d'alimentation électrique (7). 2. Ressort selon la revendication 1, caracteérisé par le fait que l'élastomère conducteur est formé d'un élastomère de base non conducteur auquel a été incorporée une charge de substance conductrice. 3. Ressort selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élastomère de base est du type siloxane et que la charge conductrice est du noir de carbone. 4. Ressort selon l'une quelconque des revendications i a 3, caractérisé par le fait que la résistivité de l'élastomère conducteur est de l'ordre de 1 à 10 ohm.cm. 5. Ressort selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'enveloppe tubulaire (1) est fermée à ses extrémités par des embouts métalliques (2) par l'intermédiaire desquels la masse (3) d'élastomère conducteur peut être reliée à la source de courant électrique (7), la face de contact de chaque embout (2) avec ll'lastom&ie (3) offrant une texture superficielle rugueuse. 6. Ressort selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisé par le fait que ses faces d'intrados et d'extrados sont des portions de surfaces sensiblement cylindriques et coaxiales. j.0 7, Ressort selon l'une quelconque des revendications 1 a , caract risi par le fait que ses faces d'intrados et d'extrados sont des prtions de surfaces sensiblement sphériques et concentriques. OS 8..Ressort selon l'une quelconque des revendications i à , caractris. par le fait que l'enveloppe tubulaire (1) contient une âme centrale plate (4), réalis'e en un matériau flexible électriquement isolent, qui s'tend longitudinalement de l'un à l'autre deadits embouts (2), auxquels elle est fixée par ses extrémités, et tranaversalement sur toute la longueur du grand axe de la section- aplatie, sensiblement elliptique, de ladite enveloppe (1). 9. Procéde de réalisation d'un rassort à compression hydrostatique d'lastomûre selon la revendication 8, constitué essentiellement par une enveloppe tubulaire dêformable contenant une me plate cintrée longitudinalement, cette enveloppe tant ramplie d'élastomère et fermre à ses extrémites par des embouts métalliques, caractiris par le fait que: on enfile sur l'âme (4) une gaine tubulaire (5) étanche et déformable, on fixe aux extrmits de l'âme (4) les embouts (2) et on raccorde à ceuxci, de façon étanche, la gaine tubulaire (5), - on. enfile par-dessus ladite gaine l'enveloppe tubu- laire (i), faite de fibres tressées, ses extremit s venant respec- tivenient coiffer les embouts ( 2), - on met en place des manchons (6) de liaison méca- nique qui serrant les extpemitês de l'enveloppe tubulaire (1) sur -les embouts (2), - on place le tout dans un moule, on-gonfe la gaine tubulaire (5) via un conduit (13) traversant l'un des embouts (2) et on procède à l'imprégnation de la paroi de l'enveloppe tubulaire (1) & l'aide d'un produit d'imprégnation introduit a travers la paroi du moule, puis soumis a cuisson, :1 -on injecte une masse (3) d'élastomère électrique- ment conducteur de remplissage dans la gaine tubulaire (5) via ledit conduit (13), - et on procède éventuellement i la vulcanisation de 1'élastomère remplissant la gaine tubulaire, le gonflage précité de cette dernière résultant soit d'une insufflation d'air comprimé auxiliaire, soit de l'injection de l'élastomîre de remplissage lui-même. 10. Procédé de réalisation d'un ressort a compression hydrostatique d'élastomère selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, un tel ressort, offrant longitudinalement une forme cintrée et transversalement une section aplatie, étant constitué essentiellement par une enveloppe tubulaire déformable remplie d'élastomère et fermée ses extramits par des embouts métalliques, caractérisé par le fait que: - on moule une masse d'élastomère électriquement conducteur vulcanisé en un boudin (3) offrant la forme cintrée désirée pour le ressort, avec une section aplatie, au surplus amincie dans la région des bordures latérales dudit. boudin séparant les faces d'intrados et d'extrados de celui-ci, - on place aux extrémités de ce boudin (3) les embouts métalliques (2), qui offrent une section identique celle du boudin, - autour du boudin (3) muni desdits embouts (2), on réalise l'enveloppe tubulaire (1) en appliquant des bandes de tissu pré-imprégnées alternativement sur les faces d'intrados et d'extrados du boudin et des embouts, les bords latéraux de ces bandes étant rabattus sur lesdites bordures lateérales de façon à les envelopper, puis an procède à la cuisson dans un maule du produit d'imprégnation de l'enveloppe (1) ainsi confectionnée, - on met en place des manchons (8) de liaison mécani- que autour des extrémités de l'enveloppe (1) recouvrant les embauts (2) et on ajoute, si besoin est, un complément d'&lastom8re ou de tout eutre produit approprie par injection dans l'enveloppe tubulaire (1), à travers l'un des embouts (2).