Ressort. La présente invention concerne un res sort.
Bien qu'on ait proposé jusqu'à présent différents types de ressorts à disque, on em ploie ordinairement des ressorts hélicoïdaux pour des applications générales dans les quelles des éléments élastiques doivent sup porter des charges sensiblement axiales. Il est toutefois désirable, dans certaines appli- catüons particulières, par exemple pour les véhicules de chemin de fer, d'employer à la place des ressorts hélicoïdaux ordinaires ou des types connus de ressorts à disque, des res sorts moins volumineux et présentant une plus grande sûreté.
Le ressort suivant l'invention comporte au moins un élément de ressort en forme de disque annulaire, le disque ayant une sec tion transversale allant en diminuant vers Fintérieur en direction radiale, en vue de su bir une déflexion principalement axiale sous l'influence de forces axiales réparties sur les régions périphériques intérieure et exté rieure du disque. annulaire.
Plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exem ple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 est une vue en plan d'un res sort!; La fig. 2 montre ce ressort partie en élé vation latérale, partie en coupe longitudinale axiale; La fig. 3 montre à plus grande échelle un élément de ressort en coupe; La fig. 4 montre une seconde forme d'exécution du ressorti en coupe longitudi nale;
La fig. à montre une troisième forme d'exécution du ressort en coupe longitudi nale, et La fig. 6 montre un schéma de la dé flexion d'un élément de ressort en disque sous l'influence d'une. charge. L'élément de ressort 1 représenté à la fig. 6, consiste en un disque annulaire de sec tion tfransversale non-uniforme, 2 étant son ouverture centrale. Comme représenté à la fig. 6, l'épaisseur du disque 1 va en dimi nuant d'un maximum à sa périphérie 3 le long d'une ligne radiale vers le bord 4 de l'ouverture 2.
Dans l'élément particulier re présenté, les lignes génératrices des faces 5 et 6 de la section transversale se rencon trent au centlre géométrique du- disque cir culaire 1. Dans certains cas, il peut toute fois être désirable de modifier la forme du disque de telle manière que l'épaisseur de celui-ci ne varie pas en proportion directe de la distance du centre du disque. Les faces inclinées 5 et 6 du disque 1 représenté à la fig. 6 peuvent être décrites comme .étant si tuées dans les surfaces d'une paire de cônes très ouverts ayant leur sommet commun dans l'axe géométrique du disque et dans son plan transversal central normal.
L'élément de ressort 1 est ordinairement soumis à. une charge dans une direction axi.ak- par des forces uniformément réparties F- et R qui agissent en .directions opposées sur les faces 5 et 6 près du bord intérieur 4 et de la périphérie extérieure librement supportée 3, respectivement.
Afin que le bord intérieur 4 de l'élément de ressort 1 puisse résister aux efforts :de cisaillement produits par la force F, le diamètre de l'ouverture centrale 2 est choisi de façon que la matière près du bord 4 ait une épaisseur sufisamment grande.
Lorsqu'une charge est imposée à l'élé ment de ressort de façon uniformément ré partie autour de sa périphérie extérieure 3 et de son bord intérieur 4, l'élément de res sort se déforme, comme représenté en poin tillé à. la fig. 6. Cetlte déflexion peut être con sidérée comme résultant d'une rotation d'une section transversale quelconque donnée du disque 1 autour .d'un point central fixe 7. On voit facilement qu'il résulte de cette rotation de la section transversale une réduction du diamètre du disque 1 le long de sa face supé rieure 5 et un accroissement de son diamètre le long de sa face inférieure 6.
Etant donné que toues les portions de la section radiale du disque à ressort 1 effectuent une rotation de grandeur égale sous l'ac tion des forces uniformément réparties F et R, il est clair que point d'efforts de torsion ne se produiront dans la matière du ressort.
On voit en outre que, par suite de la ré duction du diamètre sur la face 5, la circon férence de l'élément de ressort en toute posi- tlion donnée sur la face 5 est également di minuée d'une valeur correspondante et, par conséquent, la matière clans la face 5 est sou mise à des efforts de compression circonfé- rentiels. De façon similaire, la circonférence de l'élément de ressort clans la face 6 se trouve être élargie, et des efforts de trac tion se produiront dans la matière sur cette face de l'élément de ressort.
On peut en outre admettre que la. matière le long du plan transversal central 8 du dis que 1 ne subit point d'effort, étant donné que le diamètlre du disque dans ce plan ne change pas considérablement lors de la dé flexion du disque.
On peut donc en conclure que les efforts clans la matière de l'élément de ressort chan gent d'un maximum de compression sur la face 5 à pratiquement zéro le long du plan transversal 8 et à un maximum de trac tion le long de la face 6. Etanti donné la sy métrie de l'élément de ressort 1, on peut en outre conclure que les efforts de compression maxima dans la face 5 seront numérique ment égaux aux efforts de traction maxima. dans la face 6.
Afin d'obtenir le meilleur degré de ren dement de la matière, il est désirable que les efforts dans les surfaces 5 et 6 soient uni formément répartis. Dans la construction re présentée, l'épaisseur du disque 1 va en dimi nuant de la périphérie extérieure 3 vers le centre afin d'obtenir ce résultat.
Il est ap parent que, étant donné que la déformation et par conséquent les efforts produits dans les faces 5 et 6 sous l'action de la charge sont directement proportionnels à la distance du centre du disque et inversement propor tionnels à la distance axiale du plan trans- vernal 8, on peut obtenir que ces deux efforts se compensent l'un l'autre en variant l'é paisseur -du disque 1 en proportion directe du diamètre pour que les efforts dans les faces 5 et 6 soient les mêmes en toute position don née le long d'un .diamètre.
Afin de pouvoir employer un nombre de disques-ressorts 1 disposés en série ou en pile, chaque disque est muni d'un rebord sail lant circulaire 11 sur sa périphérie extérieure 3 adjacent à la face 6. Comme représenté à la fig. 2, les disques peuvent être placés par paires, avec leurs faces 5 se faisant face d ans chaque paire, de telle manière que les bords extérieurs 3 des disques se touchent l'un l'au tre.
Pour maintenir les disques 1 en aligne ment axial, une bague d'assemblage 1.2 est emmanchée sur leurs périphéries extérieures 3 entre les rebords 11. de telle manière que les deux disques constituent un ensemble qui peut recevoir une charge en appliquant des forces uniformément réparties en direc tion axiale aux faces 6 des disques près des bords intérieurs 4. Un ensemble de disques- ressorts ainsi établi présente par conséquent le double de l'élasticité d'un seul disque et peut être placé dans un espace dont la gran deur n'est que le double de celle nécessaire pour un seul disque.
Si l'on a besoin d'un ressort de plus grande élasticité, on n'a qu'à. choisir d'abord de,; disques-ressorts, 1 qui sont suffisamment solides pour résister à la, charge maximale à laquelle le ressort doit :être soumis et de les grouper par paires; au. moyen de bagues d'as semblage 12.
Ces paires d'éléments de res sort peuvent :alors être empilées comme repré senté à la fig. 2, en interposant deus pièces d'entretoisement appropriées 13 entre les pai res adjacentes afin de ménager des intervalles 14 entre les bords extérieurs 3.
Afin d'évi ter des efforts excessifs de .la, matière die res: sort, les intervalles 14 et également les inter valles 15 prévus entre liens pièces d'entretoi- sement adjacentes 13 sont proportionnés de façon qu'ils sont fermés lorsque le ressort est soumis à sa charge maximum nomale. Au cas où l'un des disques-ressorts repré sentés à la
fig. 2 devrait venir à se rompre en service, les pièces adjacentes 13 viendraient se toucher l'une l'autre en fermant ainsi l'in tervalle 15 et l'alignement axial des éléments de ressort serait maintenu grâce au fait que les surfaces 16 des pièces d'entretoisement 1 3 qui viennent se toucher sont coniques, et s'em boîtent l'une dans l'autre.
La rupture d'un des éléments de ressort ne peut en outre d'aucune manière compro- mettre l'efficacité des autres éléments de ressort, étant donné que la charge sur chacun d'eux est complètement indépendante de la. charge sur l'autre. Lorsqu'un élément de res sort vient ;à se rompre, il en résulte donc sim plement un raccourcissement du ressort entier et une réduction de son ,élasticité.
Lorsqu'on désire construire le ressort de manière à obtenir une. caractéristique d'élas ticité augmentante, les pièces d'entretoise- ment 13 peuvent Hêtre pourvues de nervures ou saillies s'étendant radialement 17 dispo sées de façon à venir toucher des parties des faces 6 lorsque le ressort se déforme de telle manière que la valeur totale de matière de ressort libre se trouve réduite de façon cor respondante et que, par -conséquent, la.
dé flexion par unité de charge diminue progressi vement avec un accroissement de la. charge.
Le ressort construit de cette façon pos sède un degré de stabilité latérale, ou de ré sistance à des charges agissant sous un angle par rapport à l'axe du ressort qui est de beau coup plus grande que<B>l</B>a résistance d'un res- sort hélicoïdal à des charges latérales,. Si l'on désire une stabilité latérale encore plus grande du ressort,
on peut insérer une pièce ou un arbre de guidage 18 dans les pièces d'entre- toisement 13 de talle manière qu'il constitue un noyau rigide sur lequel -sont enfilés les éléments de ressort. Il est évident qu'on peut obtenir tout degré de stabilité latérale voulu en donnant à. la. pièce de guidage 18 les di- mensions appropriées.
Afin de prévoir d'en moyens pour monter le ressort dans un appareil à monter sur res- sort, comme par exemple un bogie de véhi- cule de chemin de fer. le ressort- peut être muni, rà l'extrémité, d'une plaque d'assise<B>21</B> avec un, rebord périphérique 22 pour en tourer un des disques-resso:
rts 1 et disposée de façon à coopérer avec le rebord 11 de celui-ci de la, même manière que la bague d'as!sembla@ge 12 entourant les périphéries 3 entre les rebords 11 des disques-ressorts. La plaque d'assise 21 est pourvue en son centre d'une ouverture taraudée 23 dans, laquelle peut être vissé un boulon, ou urne autre pièce appropriée (non représentée) permettant de comprimer le ressort en vue de le placer à sa position de travail normale.
Tes espaces 2'4 entre les différents élé ments de ressort 1 de chaque paire peuvent être remplis partiellement d'un lubrifiant pour lubrifier les différentes surfaces de por tée entre les éléments de ress,o:rt 1, la. pièce d'entretoisement 1.3 et la, pièce de guidage 18. A la fig. 2, on voit facilement que toutes les surfaces: de portée sont complètement enfer mées et protégées contre des corps étrangers.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 4, 1a périphérie extérieure 3 de chaque élément de ressomt 1 est munie d'une série d'oreilles espacées 31 s'étendant a.xialement qui forment saillie sur sa. face 5 et sont dis posées de façon à venir engrener ensemble lorsque deux éléments de ressort sont assem blés avec leurs faces 5 .afin de maintenir les éléments en .alignement axial de la.
même ma nière que les bagues d'aseemblage 12 repré sent6es ià la fig. 2. Comme représenté à la fig. 4, les paires. de disques-ressorts sont dans cette forme d'exécution convenablement séparées et alignées au moyen de pièces d'en- tretoisement cylindriques 32 similaires aux pièces d'entretoisement 13 représentées a. la fig. 2.
Toutefois, afin de pouvoir rendre la pièce d'entretoisement 32 relative ment petite, les éléments de ressort employés sont déformés dans un plan de symétrie cen tral., de! telle manière que les faces 6 de paires de disques-ressorts adjacentes sont pratique ment parallèles l'une à l'autre lorsque le res sort n'a pas de charge. Lorsque les éléments de ressort 1 ont cette forme, leurs faces sont ordinairement situées dans: les surfaces de . deux cônes ayant un sommet commun et pé nétrant l'un dans .l'autre.
Pour obtenir la meilleure efficacité de la matière et répartir convenablement les efforts dans les disques-ressorts déformés, il peut être désirable de donner à leur section trans versale :des dimensions telles que les surfa ces élargies 5 et 6 viennent s'entrecouper dans un cercle dont le diamètre est à peu près la moitié du diamètre de l'ouverture 2.
On notera que dans le ressort représenté à la fig. 4, on n'a employé aucune pièce de guidage centrale. étant donné que le ressort présente en lui-même: une stabilité latérale suffisante pour des buts ordinaires.
Il est toutefois évident que lorsqu'il faut pouvoir disposer d'une plus grande rigidité dans la direction latérale, on n'a qu'à insé rer une pièce de guidage de caractéristiques nécessaires à travers les ouvertures centrales des disques-ressorts 1 et des pièces, d'entre- toisement 82.
Afin de pouvoir empiler ou grouper les éléments de ressort de telle manière qu'il n'y faut pas de pièces de guidage ou d'entretoise- ment quelconque, 1_e bord intérieur 4 du dis- que-ressort peut être muni d'oreilles 35 s'é tendant axialement, formant saillie sur les faces 6, comme représenté à la fig. 5.
L c\ oreilles. 35 sont similaires aux oreilles 31 sur la, périphérie 3 et sont disposées de façon à venir engrener ensemble avec le-si oreilles sur le disque-ressort adjacent, pour obtenir l'ali gnement des paires d'éléments de ressort.
Pour pouvoir employer la forme d'exécu tion représentée à la fig. 5 avec succès, il est avantageux que les éléments de ressort 1 soient établis en forme d'un tronc de eône ayant une inclinaison un peu plus raide que l'a.ngle entre les faces des :
éléments de res sort représenté à la fig. 4, afin, de réaliser un interstice entre les bords intérieurs adja cents 4 et les bords extérieurs 3 de l'élément de ressort pour permettre la, déflexion de celui-ci sous l'influence de la charge.
Comme reprès'enté à la. fig. 5, chacun des disques 1, dont le ressort est composé, est identique aux autres disques, et l'unité assem- blée est établie en, empilant chaque disque alternativement avec sa. face convexe dirigée vers le haut et les disques intermédiaires avec leurs faces convexes dirigées vers le bas.
Bien que le ressort représenté à la fig. 5 soit d'une construction beaucoup plus simple que le ressort représenté à la, fig. 2, en raison du fait qu'il est nécessaire d'employer un angle de déplacement relativement grand dans les éléments de ressort, l'élasticité du ressort pour une longueur ou hauteur donnée n'eist pas si grande que :
l'élasticité du ressort re présenté @à la fig. 2.
On voit par la description qui précède que les ressorts construits suivant l'inven tion .sont plus élastiques que les organes élastiques utilisés antérieurement, les é1é- ment:G de ressort étant conformés de façon à utiliser la matière de ressort en tension et en compression directes en augmentant ainsi considérablement le rendement du dispositif.
En outre, les reesorts décrits sont beaucoup plus compacts que les ressorts utilisés jus qu'à présent et leur longueur et élasticité peut facilement être réglée en ajoutant ou en enlevant des disques-ressorts.