Brevet FR2712646A1 — publié le 19950524

ARTICULATION ELASTIQUE A RIGIDITE AXIALE CONTROLEE La présente invention concerne une articulation élastique à rigidité axiale contrôlée, du type comportant une armature intérieure à surface extérieure de révolution et une armature extérieure tubulaire coaxiale entourant ladite armature intérieure, une masse de matière élastique étant adhérisée entre les surfaces annulaires en regard de ces deux armatures. Par l'expression "rigidité axiale contrôlée", on entend préciser que cette articulation aura une certaine élasticité en direction axiale mais avec une sécurité à l'arrachement dans cette direction. L'invention peut concerner en particulier, mais non exclusivement, les articulations de ce type destinées à assurer le montage articulé de bielles de liaison entre une boîte d'essieu et un châssis de bogie de wagon de chemin de fer. Il convient d'obtenir dans cette application une forte rigidité radiale avec une rigidité torsionnelle relativement faible. Dans une articulation connue de ce type, des butées latérales de caoutchouc lamifiées sont intercalées, aux deux extrémités de l'articulation, entre une pièce solidaire de l'armature extérieure, et une pièce solidaire de l'armature intérieure. L'inconvénient de ces articulations connues réside dans le fait que ces butées latérales sont coûteuses à fabriquer et à monter, et qu'elles ne permettent pas d'obtenir les débattements coniques importants requis dans l'application envisagée. Le but de la présente invention est d'éviter ces inconvénients, et à cet effet une articulation élastique du type général susdéfini est caractérisée en ce que lesdites surfaces annulaires présentent des ondulations dans au moins un plan axial, ces ondulations étant de préférence de révolution. De la sorte, on obtient facilement et à peu de frais toutes les caractéristiques souhaitées: rigidité axiale contrôlée, du fait de la présence des ondulations, dont on peut choisir le nombre en fonction de la rigidité souhaitée, rigidité radiale aussi forte que voulu, selon l'épaisseur de matière élastique entre les deux armatures et la pente des ondulations, faible rigidité torsionnelle, débattements coniques importants, pratiquement indépendants de la rigidité axiale. Les débattements coniques peuvent d'ailleurs être réglés en déterminant l'épaisseur de la masse de matière élastique selon la longueur de l'articulation: il est en effet possible de prévoir que l'épaisseur de ladite masse de matière élastique est constante ou variable en direction axiale. Dans ce dernier cas, on peut augmenter la flexibi- lité en conique en prévoyant que l'épaisseur de ladite masse de matière élastique croît de la partie centrale vers les extrémités de l'articulation, de sorte à avoir une épaisseur de caoutchouc notablement plus importante vers les deux extrémités de l'articulation. Selon une autre caractéristique de l'invention, la masse de matière élastique peut être précontrainte au montage, ceci par mise en oeuvre de tout moyen approprié, pour conférer à l'articulation les caractéristiques d'élas- ticité voulues et compenser les retraits de moulage, tout en limitant les risques d'arrachement axial. La précontrainte peut être obtenue par exemple par un rétreint de l'armature extérieure après moulage de la masse de matière élastique intermédiaire, ou encore par rapprochement de deux moitiés ou coquilles de l'armature extérieure mises en place, avant moulage, en position d'écartement l'une de l'autre, puis soudage de leurs bords. Pour garantir une sécurité complète à l'arrachement vis-à-vis des efforts axiaux, l'articulation peut en outre se caractériser en ce que le diamètre minimum des ondula- tions de l'armature extérieure est inférieur au diamètre maximum des ondulations de l'armature intérieure. A la figure 1 des dessins ci-annexés, on a repré- senté une articulation connue du type de celle qui a été évoquée au début de la présente description. La figure 2 est une vue en bout d'une articulation conforme à l'invention; et la figure 3 est une vue en coupe axiale selon la ligne III-III de la figure 2. L'articulation représentée à la figure 1 en coupe axiale comporte comme armature intérieure un noyau plein 1 comportant deux extrémités à profil octogonal 2 pourvues de trous de fixation 3. Son armature extérieure peut être considérée ici comme constituée par une tête de bielle 3 calée sur une douille mince 4, la masse de matière élasti- que, par exemple un manchon de caoutchouc ou analogue 5, étant adhérisée entre la surface intérieure de cette douille 4 et la surface extérieure du noyau 1. Ce manchon de caoutchouc 5 conférera donc à cette articulation de la bielle, dont le corps est référencé 6, les caractéristiques voulues de raideur torsionnelle et radiale. Pour limiter élastiquement les déplacements de l'armature intérieure 1 par rapport à l'armature extérieure 3, c'est-à-dire par rapport à la bielle en direction axiale, on a disposé aux extrémités de l'articulation des butées annulaires et latérales de caoutchouc lamifiées 7, intercalées respective- ment entre des plaques 8 solidaires de l'armature extérieure 3 et des plaques 9 solidaires de l'armature intérieure 1 et maintenues axialement sur celle-ci par des rondelles 10 logées dans des gorges 11 du noyau 1. Cette disposition fournit une bonne sécurité vis-à-vis des efforts d'arrache- ment axiaux mais empêche à l'articulation de présenter la faible rigidité voulue vis-à-vis des déplacements coniques entre l'armature intérieure et l'armature extérieure. En outre, comme déjà indiqué plus haut, les butées extrêmes 7 compliquent le montage et sont coûteuses en elles-mêmes. Sur les figures 2 et 3 on a référencé l'armature intérieure en 12, l'armature extérieure en 13 et la masse de matière élastique intermédiaire en 14. On voit que cette masse pourra jouer exactement le même rôle que la masse de caoutchouc 5 du mode de réalisation connu, pour ce qui concerne les raideurs radiale et torsionnelle, mais qu'elle permettra en outre de conférer à l'articulation la raideur axiale voulue sans avoir recours à des butées extrêmes du type des butées 7 du mode de réalisation de l'art antérieur. Bien entendu, les ondulations 16 de l'armature intérieure 12 et les ondulations de forme complémentaire 17 de l'armature extérieure 13 pourront être en tout nombre approprié, selon la raideur axiale qu'il est souhaitable d'obtenir. La rigidité vis-à-vis des déplacements coniques relatifs entre les armatures intérieure et extérieure pourra également être réglée commodément et être rendue relativement faible, par exemple en épaississant la masse de matière élastique 14 au niveau de ses extrémités, c'est-à-dire en rendant son épaisseur plus grande aux extrémités que dans la partie centrale. Sur la figure 3 on voit que les ondulations 16 et 17 ont des sommets plats, mais ils pourraient aussi bien être arrondis. De préférence, le diamètre maximum dl des ondula- tions de l'armature intérieure est supérieur au diamètre minimum d2 des ondulations de l'armature extérieure, ce qui empêche tout arrachement axial de l'articulation. Ceci peut être obtenu par exemple par un rétreint de l'armature extérieure 13 après moulage du caoutchouc, puisque autrement il ne serait pas possible d'introduire l'armature intérieure 12 dans l'armature extérieure. En même temps, ce rétreint compensera les retraits de moulage du caoutchouc et soumettra ce dernier à une précontrainte. Le même résultat peut être obtenu en élaborant l'armature extérieure 13 sous la forme de deux coquilles complémentaires 13a et 13b, comme visible sur la figure 2, coquilles qui pendant l'opération de moulage du caoutchouc 14 restent légèrement écartées l'une de l'autre. Il suffit alors après moulage d'en rapprocher les bords 15 et de les souder le long des génératrices de l'armature extérieure 13 pour obtenir, d'une part la mise sous précontrainte du caoutchouc et d'autre part les dispositions ci-dessus décrites, concernant les diamètres dl et d2. REVENDICATIONS 1. Articulation élastique à rigidité axiale contrô- lée, du type comportant une armature intérieure (12) à surface extérieure de révolution et une armature extérieure tubulaire coaxiale (13) entourant ladite armature intérieu- re, une masse de matière élastique (14) étant adhérisée entre les surfaces annulaires en regard de ces deux armatu- res, caractérisée en ce que lesdites surfaces annulaires présentent des ondulations (16, 17) dans au moins un plan axial. 2. Articulation selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que lesdites ondulations (16, 17) sont de révolu- tion. 3. Articulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'épaisseur de ladite masse de matière élastique (14) est constante en direction axiale. 4. Articulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'épaisseur de ladite masse de matière élastique (14) est variable en direction axiale. 5. Articulation selon la revendication 4, caractéri- sée en ce que l'épaisseur de ladite masse de matière élastique (14) croît de la partie centrale vers les extrémi- tés. 6. Articulation selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce que ladite masse de matière élastique (14) est précontrainte au montage. 7. Articulation selon la revendication 6, caractéri- sée en ce que la précontrainte de ladite masse (14) est obtenue, après son moulage entre lesdites armatures (12, 13), par un rétreint de l'armature extérieure (13). 8. Articulation selon la revendication 6, caractéri- sée en ce que la précontrainte de ladite masse (14) est obtenue par son moulage entre l'armature intérieure (12) et une armature extérieure (13) constituée de coquilles (13a, 13b) dont les bords (15) sont en position relative de léger écartement, puis par rapprochement mutuel de ces bords (15) et fixation, par exemple par soudage. 9. Articulation selon la revendication 2 et l'une quelconque des autres revendications, caractérisée en ce que le diamètre minimum (d2) des ondulations (17) de l'armature extérieure (13) est inférieur au diamètre maximum (dl) des ondulations (16) de l'armature intérieure (12).