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Ressort, plus particulièrement ressort de suspension pour véhicules.
On connaît les suspensions par ressort de véhicules sous les formes les plus va riées. Elles présentent toutes le désavan- tage que le ressort travaille entièrement sans friction, donc sans amortissement comme, par exemple, les ressorts hélicofdaux et en spirale, ou, quand elles possèdent des propriétés amortissentes, cet amortissement se présente alors sous une forme in- désirable, il se produit, par exemple, dans les ressorts à lames servant en une large mesure comme ressorts de suspension pour véhicules et qui sont constitués de plusieurs couches, un frottement lors de chaque effet de ressort entre les lames séparées,
friction qui a pour résultat d'amortir l'effet de ressort au point de produire des ohoos amortisseurs. De se fait, cet amor-
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tissement est insuffisant pour amortir effectivement, par exemple, les ressorts de véhicules circulant sur des trajets inégaux, soit donc pour ainsi dire pour tout véhicule sur route. Il en résulte une application générale d'organes amortisseurs complémentaires, soit des amortisseurs de chocs, ce n'est que par application d'amortisseurs de chocs que les suspensions de ressort pour véhicules au moyen de ressorts sans friction, par exemple de ressorts en spirale, deviennent réellement possibles.
L'invention concerne une construction de ressort dans laquelle les désavantages susdits ont été écartés. Le ressort est constitué d'une ou plusieurs bandes de ressort enroulées en hélice ou en spirale, qui prennent appui, par leur surface périphérique extérieure, contre la paroi intérieure d'une enveloppe fermée adaptée au but et avant tout de forme cylindrique ; ces bandes de ressort sont comprimées élastiquement et tangentiellement sous l'effet du poids du véhicule et des chocs.
Le coefficient de ressort de pareilles bandes résulte du raccour -cissement tangentiel qui intervient, cependant que,la bande prenant appui à la paroi intérieure de l'enveloppe dès le début de la charge, il ne se produit dans la section d'ensembletrans -versale que de simples tensions de compression, ceci constitue un genre d'effort particulièrement avantageux, qui n'avait pas été atteint jusqu'à présent dans les sispensions de véhicules à l'aide des types de ressorts connus, étant donné que dans tous les cas il se produisait des' efforts composés, tels que des efforts de flexion et de torsion.ces efforts inégaux et souvent inexplicables ne permettent pas une utilisation aussi industrielle de 1'.acier de ressort, comme pour le cas .de simples efforts de compression.
Du fait de simples efforts de compression, la bande de ressort selon l'invention n'est pas soumise à des phénomènes de fatigue ou tout au moins dans des mesures restrein-
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tes, étant donné que les matériaux généralement employés pour les ressorts sont moins susceptibles à de pareils efforts que pour des efforts de traction.
Afin de réduire autant que possible le poids de pareils ressorts, il est avant@- geux d'utiliser également l'enveloppe de la bande pour l'effet de ressort, soit donc de la faire coopérer avec cet effet. par subdivision de l'enveloppe en anneaux séparés, on arrive non seulement à une meilleure utilisation de l'acier, mais encore à accroître réellement l'effet amortisseur. cette possibilité réellement désirable peut également 'être réalisée par une conformation correspondante de la surface périphérique intérieure de l'enveloppe, contre laquelle la bande de ressort prend appui, afin d'y glisser tangentiellement lors d'une action de ressort.
Du fait que dans la bande de ressort l'effort varie à toute section transversale en raison de la friction périphérique, il est avantageux de dégrader la section transversale de la bande de façon que l'effort reste autant que possible uniforme pour chaque unité de section transversale.
L'invention et ses avantages seront expliqués par quelques exemples de réalisation et à l'aide des dessins a nnexés.
La figure 1 montre le diagramme d'un ressort à lames à plu -sieurs couches;
La figure 2 montre le diagramme d'un ressort selon l'inven -tion ;
La figure 3 est une forme de réalisation hélicoïdale d'un ressort selon l'invention, avec. enveloppe unitaire et vu suivant une coupelongitudinale;
La figure 4 est une vue en bout de la figure 3;
La figure 5 montre une autre forme de réalisation en coupe axiale longitudinale et dont l'enveloppe est subdivisée en anneaux séparés;
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Le figure 6 est une vue en bout de cette dernière forme ;
La figure 7 montre une forme de réalisation avec des handes de ressort disposées en spirale, vue en sestion transversale;
La figure 8 est une coupe axiale longitudinale de la fig.7;
La figure 9 montre une autre forme de réalisation avec des bandes de ressort disposées en spirale et vue en soupe;
La figure 10 montre une forme de réalisation en coupe axiale et à bandes de ressort disposées en hélice;
La figure 11 montre l'application de l'invention au châssis roulant d'un véhicule sur route;
Le figure 12 montre un diagramme d'un système de ressorts composés .
Le ressort à lames comportant plusieurs .^,ouches est géné -ralement employé pour la suspension de véhicules, produit un travail de déformation élastique qui est montré dans la figure 1 par la ligne pointillée O-.-A. La friction qui se produit entre les couches séparées est illustrée par les plans a1 et a2 situés au-dessus et en dessous de la ligne O-.-A, montrant le travail de déformation élastique. Le processus réel de ressort est montré par les deux lignes de limite tracées en plein O-.-A' et O-.-A''.
Si, par exemple, le ressort doit porter une charge statique I, il résulte du diagramme que pour chaque impulsion de choc la force du ressort croît de I à Il sans que le ressort subisse un déplacement, cet accroissement de force équivaut à un à-coup et est connu comme choc d'amortissement ou de friction dont il résulte les vibrations d'amortissement ou de friction que l'on craint à juste titre, Ceci est un gros désavantage pour les ressorts à lames connus. Il s'y ajoute que l'amortissement, soit donc le travail de friction désigné par la face pointillée a1 et a2, reste insuffisant pour l'effet de ressort et que pour une bonne suspension il est nécessaire de prévoir des dispositifs amortisseurs.
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Le ressort selon l'invention produit un diagramme tel qu' illustré dans la figure 2. Les faces de travail limitées en haut par les traits de lignes pointillées 0 - IV. désignent le travail maximum d'un ressort selon l'invention. En vue de l'ap- préciation du fonctionnement dans, la pratique, on prendre en considération une section du diagramme, par exemple la section de diagramme a - b. Le point i correspond de nouveau à une char -ge statique du ressort par laquelle le ressort est tendu 'sur la section 0 - a.stil se produit maintenant un choc, le res- sort se tend de façon correspondante sur le trajet de la ligne
Q jusqu'au point III, d'où. seroduit la détente selon la ligne d qui finit à nouveau au point de départ I.
La face circonscri- te i désigne l'amplitude de l'amortissement, s'il se produit une modification de la charge statique, par exemple,en ce sens qu' il existe une charge immobile V par laquelle le ressort est ten -du au repos de 0 - e, il pourra se produire, lors d'un choc, une augmentation de tension du ressort correspondant à la ligne g avec un effet de ressort, par exemple de e en f. La détente s'effectue selon la ligne h, ici également la ligne de détente @ revient au point de départ, soit donc dans ce cas au point V.
Le face circonscrite k indique pour ce ces l'amplitude de l'a- mortissement.
Du fait qu'aussi bien la ligne c que toute autre ligne de montée, par exemple g au point IV, doit finir au point terminal du diagramme du ressort en considération, il en résulte que la constante de ressort est différente pour chaque charge statique, et plus cette charge statique est grande, plus grande aussi sera la constante de ressort. ceci est un grand avantage du fait qu' un seul ressort suffit pour communiquer à un véhicule à charge variable, par exemple,une suspension plus faible pour charges réduiteset une suspension plus résistante pour une charge plus grande.
par la modalité variable des forces de tension et de
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détente, on obtient, pour le parcours de ressort a-b,l'amor- tissement I déjà mentionné, et,pour le 'parcours de ressort e - f, l'amortissement k,ou,pour une section de diagramme autre quelcon -que, un amortissement correspondant, et en même temps on évite tout choc d'amortissement (choc de friction) à rencontre de ce qui se produit dans les suspensions connues, étant donné que les lignes de détente, par exemple d et h, finissent toujours au poirt de départ I ou 7 de la ligne de tension. un ressort conforme à l'invention est illustré schématique- ment dans la figure 3.
Dans ce cas, le ressort est constitué de deux bandes de ressort enroulées m.n. qui constituent une hé- lice double logée dans l'enveloppe cylindrique q. Dans cette en- veloppe q se trouvent retenues cinq spires de chaque bande m et n. comme on peut le voir dans la figure 4, la charge P se tra- duit en pression tangentielle sur les extrémités des bandes de ressort m et n.
Aux côtés opposés, les bandes de ressort m et n prennent appui mutuellement l'une sur l'autre. par la charge p les bandes de ressort sont comprimées tangentiellement et le taux de aette compression constitue le trajet de ressort. un accroissement du diamètre des bandes de ressort m et n n'est pas possible en raison de l'enveloppe rigide qui les renferme, de façon qu'il ne se produit que de simples tensions de compres -sion à chaque section transversale des bandes de ressort m et n.
La grandeur de l'écrasement varie d'après le nombre des spi- res de'ressort, respectivement la longueur des bandes de res- sort, et il convient aussi de tenir en vue la friction entre la bande de ressort et la paroi de l'enveloppe, il n'est pas indispensable de prévoir deux ou plusieurs bandes de ressort, par mais cela est à recommander, parce que, par exemple,/la présen- ce de deux points d'attaque de p on obtient une paire de forces ou de moments de torsion uniformes, de façon qu'on évite ainsi des pressions unilatérales dans les paliers.
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Afin d'amener également l'enveloppe q elle-mme à la production d'un travail, celle-ci sera faite en acier de ressort et calculée convenablement, de façon qu'elle subisse une expansion tangentielle et radiale sous l'effet de la pres- sion radiale de la bande de ressort. Il appartient à la capacité du constructeur de calculer l'épaisseur de paroi et de la bande de ressort telle que les efforts dans l'enveloppe q, qui sont de simples tensions de traction, restent maintenus dans des li- mites qui quand même garantissent une durée de service considé- rable.
Dans les figures 5 et 6 l'enveloppe est divisée en quatre parties q1 q2, q3 et q4 , de forme annulaire. par ce fait, les efforts dans les bandes de ressort m et n sont maintenus pour toutes sections à peu près égaux, ce dont il résulte une utilisation plus industrielle de la matière de travail.
Les an- neaux d'enveloppe séparés q1 à q4 recouvrent chacun une spire respectivement. par la subdivision de l'enveloppe % en anneaux séparés q1 à q4, on modifie également l'amplitude de l'amortis- sement, de façon que par une division sélectionnée on peut opé- rer une influence sur le processus d'amortissement et la suspen- sion. comme dans une bande de ressort m et n avec une enveloppe unitaire q, tel qu'illustré dans les figures 3 et 4, les ef- forts dans les sections à travers la bande de ressort diminuent à partir des endroits d'attaque des forces vers la partie centre -le de l'enveloppe, et cela notamment en concordance avec le coefficient de friction, il est pratique, afin de réaliser un effort le plus constant possible pour chaque unité de section dans la bande de ressort,
.de laisser diminuer la section vers le milieu de la bande de ressort en concordance avec la réduc- tion des efforts. En dehors de la bande de ressort, l'enveloppe q peut aussi tre calculée de manière variable quant à son épais -seur de paroi.
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$fin d'éviter des surcharges aux extrémités de ressort, la bande de ressort est renforcée en ces endroits comme il a été illustré à titre d'exemple dans la figure 7, dans laquelle il est fait usage d'un ressort enroulé en spirale et constitué de deux bandes de ressort r et s. Les bandes de ressort r et s transmettent les forces P de l'arbre t1 à travers le moyeu u qui est équipé de deux saillies v1 et v2, sur les deux bandes de ressort r et s qui sont écrasées tangentiellement.
Les ban- des de ressort r et s,enroulées en spirale, sont enroulées l'u- ne clans l'autre sans espace intermédiaire, de façon que les surfaces périphériques extérieures d'un enroulement prennent appuicontre les surfaces intérieures de l'enroulement suivant et qu'ensuite les deux demi-spires finales prennent appui ion, tre l'enveloppe extérieure z, à l'intervention de saillies w1 et w .
Dans la forme de réalisation selon la figure 9, dans laquelle se trouvent illustrés également des ressorts en spi- rale r, s enroulés l'un dans l'autre, l'enveloppe extérieure z présente des nervures en spirale z1 et z2 contre les faces périphériques desquelles les bandes de ressort r et s prennent appui avec leur face périphérique extérieure. comme pour la bande enroulée en hélice illustrée dans les figures 3 à 6, il est également possible pour les bandes de ressort en spirale r, s de réduire la seation transversale à partir des endroits d'attaque des forces, de façon telle que dans chaque unité de section de la bande de ressort complète régnent des tensions autant que possible uniformes.
Dans les bandes de ressort enroulées en hélice, il est à recommander de ne pas transmettre les forces périphériques tangentielles de leur pleine grandeur à l'intervention de butées qui appuient contre les extrémités de ressort, mais , comme on peut s'en rendre compte par la fig.10, il est avan-
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tageux d'absorber une partie par frottement entre les bandes de ressort m et n et une douille q' qui couvre les extrémités.
Les bandes de ressort m et n s'engagent avec une ou deux spires dans les deux douilles terminales q' qui constituent en même temps des organes de transmission. Lors de la mise sous tension, les bandes m et n s'appuient fermement contre les parois inté- rieures des douilles q', de façon que la friction serve à la trans -mission des forces périphériques. En même temps, ces spires, situées à l'intérieur des douilles terminales qr, sont sollici- tées pour coopérer à la suspension élastique. les ressorts selon l'invention sont particulièrement appro- priés pour la suspension du tablier-support du véhicule. un exemple d'application comme suspension à bras oscillant est montré dans la figure 11. Le bras de levier 1 porte à son extrémité libre les roues de roulement 2, dans des paliers appro -priés.
L'autre extrémité du bras oscillant 1 est façonnée en forme d' enveloppe 3, dans laquelle sont logées deux bandes de ressort 4 et 5, enroulées en hélice. Dans 1' enveloppe 3 se rac- cordent des anneaux intercalaires 6. 7, 8 et 9 qui entourent les bandes de ressort 4 et 5 en commun avec l'enveloppe, ,Au dernier anneau 9 se trouve raccordée la partie d'enveloppe intérieure 10 qui est fixée dans la sous-structure 11 du véhicule, et selt en mme temps comme palier, cependant que l'enveloppe 5 peut tourner librement,à l'intervention d'un tourillon 12, dans le palier de sous-structure 13, ceci de façon correspondant à l'angle de déviation lors de la mise sous tension des bandes de ressort 4 et 5.
En vue dfun renforcement latéral, le bras oscillant 1 aom -porte une extension 14 qui est montée de manière oscillante à la partie d'enveloppe fixe intérieure 10 à l'intervention de tou- rillons 15.
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Il est plus avantageux de fabriquer l'arbre oscillant 1 avec l'enveloppe en acier coulé ou autre acier de ce genre, qui ne se laisse pas tremper suffisamment, de façon qu'on puisse chasser dans l'enveloppe 6 un mince manchon 16 fendu ou non fendu, qui, ensuite, prend appui contre la paroi intérieu- re de l'enveloppe 3 lors d'une pression radiale des bandes de ressort m et n et qui réalise ainsi, par blocage à friction, une liaison entre le manchon 16 et l'enveloppe 3.
ceci est presque toujours à recommander, parce qu'il est requis une haute solidité pour les surfaces d'attaque des bandes de res- sort m et n et seci rend à nouveau nécessaire l'emploi d'un acier de grande valeur, dont doit 'être constitué soit l'ensem- ble du bras oscillant 1 ou les manchons 16 uniquement.
Le ressort peut cependant également 'être utilisé dans d'au -tres buts techniques et notamment partout où. des ressorts aven amortissement sont nécessaires pour la transmission de force et l'absorption de chocs ; et cela notamment dans les cas où ces ressorts doivent 'être établis,tels que lors de leur détente et malgré leur amortissement ils soient ramenés dans la posi- tion de départ, sans que pour l'impulsion de choc suivante l'on se trouve devant un saut de force.ces applications pour- ront être trouvées par exemple dans les dispositifs de traction et de poussée pour véhicules, dans les suspensions de ressort des trains d'aéroplanes etc..
Ces ressorts peuvent également être utilisés en combinaison avec d'autres ressorts non amortis et simplement,à titre supplémentaire,comme un organe de freina- ge.Ainsi, par exemple, on p eut en fa ire l'emploi quand il est désirable d'obtenir une suspension ou transmission de force par @ ment -ticulière souple . L'accroissement de force c ou g selon la fig.2 peut, dans de pareils cas, être établi de façon plus adoucie, de manière à obtenir une constante de ressort moindre pour chaque charge I ou V.
L'on obtient ceci du fait qu'on inter- cale avec les ressorts amortis eomme on vient de le décrire jus-
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qu'à présent, un ressort non amorti, de façon que le trajet de ressort .requis et le travail de ressort sont produits en partie par le ressort amorti et en partie par le ressort non amorti intercalaire.
par la sélection des deux rendements de ressort l'un par rapport à l'autre, on peut déterminer aussi bien la constante de ressort que l'amortissement. une pareille disposition de ressorts présente, en outre, l'avantage que, dans le cas d'oscillations à haute fréquence et à faible am- plitude, vu le temps d'oscillation très petit, seul le ressort non amorti sera sollicité alors que,pour de grandes oscilla- tions, les deux ressorts entrent simultanément en action. ceci est souvent désirable parce que de faibles oscillations ne présentent pas de danger du moment qu'elles n'entrent pas en résonance, Si ce cas cependant se produit, le ressort amorti intervient et le but du ressort amorti intercalaire est atteint.
Dans la figure 12 il a été illustré, à la base des diagrammes représentés,le développement de forces; désigne le diagramme d'un ressort non amorti, tel, par exemple, un ressort hélicoïdel; h désigne le diagramme d'un ressort amorti selon la figure 2. Le diagramme g + h résultant de la réunion des deux ressorts est illustré par la ligne fortement prononcée dans la figure 12. On voit que les forces croissantes pour la charge statique VI dans les ressorts composés g + h se dirigent progressivement comme pour le ressort h complètement amorti. pour chaque autre charge statique il se produit une relation également favorable pour ressorts coopérants g et h.
Comme réalisation appropriée, on peut proposer soit un ressort selon les figures 3 à 11, soit d'associer à un ressort selon les figures 9 à 11 un ressort en barre travaillant par effort de torsion ou tout autre genre de ressort non amorti.
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La transmission des forces sur le ressort peut s'effec- tuer par des moyens quelconques, nomme, par exemple, selon la figure 11, à l'intervention d'un bras oscillant, soit donc par effet de levier ou par des plans inclinés ou par des pas de vis, ainsi que par des moyens de transmission hydrauliques.
Revendications. l.-Ressort, plus particulièrement ressort de suspension pour véhicules, constitué par une ou plusieurs bandes de ressort enroulées en hélice ou en spirale (m, n, ou r, s), qui, étant situées contre la paroi intérieure d'une enveloppe fermée (q-z) sont écrasées tangentiellement sous la charge p et les chocs.