<Desc/Clms Page number 1>
" Dispositifs élastiques substituables aux ressorts ."
La présente invention a pour objet des dispositifs élasti- ques susceptibles d'être substitués aux ressorts dans leurs dif- férentes applications et leurs différentes formes et susceptibles d'emmagasiner de l'énergie rapidement ou lentement pour la resti- tuer ensuite dans n'importe quelle circonstance.
Suivant l'invention l'intermédiaire élastique est constitué par un certain volume de gaz éventuellement subdivisé et enfermé dans des capacités à parois élastiques. Ces capacités sont elles- mêmes disposées dans des logements convenablement aménagés dans les organes à réunir élastiquement, de manière que les efforts se transmettent directement aux gaz sans possibilité pour la paroi en matière souple de s'altérer ou de subir- des efforts excessifs.
<Desc/Clms Page number 2>
Les dispositifs élastiques aine constitues, peuvent trouver de nombreuses applications notamment dans les accouplements élasti- ques entre les différents arbres de certaines installations mé- caniques ou de certaines machines, dans la suspension des véhi- cules ou d'organes de machines etc., etc..
Afin de faciliter la compréhension de lTinvention, celle-ci sera décrite plus en détail avec référence aux figures du dessin annexé qui en représentent, à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif, quelques formes de réalisation.
Les figures 1 et 2 représentent en coupe diamétrale et en coupe transversale l'accouplement élastique de deux arbres coaxi- aux a entraîner dans un seul sens; les figures 3 et 4 représentent en coupe diamétrale et en coupe transversale un autre type de poulie élastique susceptible de transmettre des efforts dans les deux sens ; la figure 5 représente la disposition dorganes élastiques susceptibles de remplir les fonctions d'un ressort à spirale ; les figures 6 et 7 représentent en élévation- avec coupe partielle et en coupe longitudinale, le dispositif jouant le rôle d'un ressort à lame et les figures 8 et 9 représentent, par une vue en bout et une coupe longitudinale, un dispositif faisant fonction de ressort à boudin.
L'examen de ces figures montre que l'élément élastique in- tervenant dans les différentes organisations considérées, ainsi dtailleurs que dans toutes celles où lrinvention trouve son appli -cation, est constitué essentiellement par une enveloppe à pa- rois souples 1 que, pour la facilité, nous dénommerons dans la suite "sac à gaz", cette enveloppe est remplie d'un gaz quelcon- que à une pression convenable. La pression initiale peut être, suivant les applications, la pression atmosphérique ou une pres- sion supérieure. Toute compression exercée sur le sac à gaz ré- ', duit le volume de ce dernier qui emmagasine une énergie élastique
<Desc/Clms Page number 3>
indépendante ou pratiquement indépendante de la vitesse de la com- pression.
Cette énergie peut être restituée ultérieurement par 1' appareil à une vitesse également quelconque. Cette propriété rend notamment le dispositif avantageux pour l'absorption des chocs et des vibrations, ainsi que pour le fonctionnement en ressort tra- vaillant à n*importe quelle allure.
Le ou les sacs à gaz interve- nant dans chaque organisme et dont les parois souples ne sont pas résistantes par elles-mêmes sont disposés dans des capacités de volume variable à parois rigides constituées par des combinaisons convenables des différents éléments ou organes à relier êlastique- ment et de façon à supprimer eu équilibrer les réactions. -Par exemple, 1'-accouplement élastique de deux arbres coaxiaux 2 et 3 devant se transmettre mutuellement des couples de sens unique pourra être organisé comme représenté aux figures 1 et 2 dont la compréhension est immédiate. Sur l'arbre conduit 3 par exemple, -on monte un plateau 4 éventuellement renforcé par des nervures 5 et servant de support à une enveloppe cylindrique 6 coaxiale aux arbres.
Cette enveloppe 6 présente intérieurement une ou plusieurs nervures ou ailettes 7. D'autre part, on cale sur l'arbre conduc- teur 3 un manchon cylindrique 8 concentrique à cet arbre et dont le diamètre est exactement le diamètre réservé par les ailettes 7, entre lesquelles il peut donc tourner librement. Ce manchon ou moyeu cylindrique 8 présente extérieurement une ou plusieurs ailettes 9 s'étendant jusque contre la paroi intérieure de l'en- veloppe cylindrique 6. Une paroi annulaire plane 10, se fixant à l'extrémité de l'enveloppe cylindrique 6, détermine avec cette enveloppe, le moyeu 8, le plateau 4 et les ailettes 7 et 9, une ou plusieurs capacités à volume variable et à parois rigides dans laquelle on peut disposer le sac à gaz 1.
On se rend immédiatement compte que si l'arbre 3 est misen mouvement, l'ailette 9 comprime le sac à gaz 1 jusqu'au moment où la tension élastique du fluide comprimé détermine sur l'ailet-
<Desc/Clms Page number 4>
7 une réaction suffisante pour provoquer l'entraînement de l'ar- bre 2. Dans la disposition représentée, qui ne comporte qu'un sac à gaz 1, il apparaît immédiatement que la variation de volu- me de celui-ci peut être considérable. Les figures 3 et 4 tepré- sentent une disposition semblable appropriée à transmettre des couples indifféremment dans les deux sens. Dans cette disposition , les ailettes 9 du moyen 8, porté par l'arbre 11, sont à l'état de repos dans des positions symétriques entre les ailettes 7 so- lidaires de l'enveloppe cylindrique 6.
Dans cette disposition cette enveloppe cylindrique 6 peut être, comme précédemment, rat- tachée à un plateau calé sur un axe coaxial à l'axe 11, ou pré- senter, comme représenté, une jante de poulie 12. Dans ce cas deux flasques 13 y sont fixées qui, non seulement délimitent latéra- lement les volumes variables réservés au sac à gaz, mais encore maintiennent parfaitement 11-enveloppe 6 et la jante 12 dans leur plan.
Il est visible que quel que soit le sens de rotation impri- mé à l'appareil, il y aura compression d'une série des sacs à gaz 1 lautre série se détendant simultanément et exerçant dans cette détente une action rapidement négligeable vis-à-vis des couples à transmettre .
La figure 7 représente une organisation semblable pouvant être substituée à des ressorts spiraux. Comme on le constate, le couple moteur d'un axe 14 est transmis à une couronne extérieure 15 au moyen d'une série de couronnès intermédiaires 16, 17, etc..
Chacune de ces couronnes intermédiaires présente intérieurement et extérieurement des nervures ou ailettes 18 alternativement conductrices et conduites. L'ensemble de l'appareil est fermé latéralement par des plateaux entre lesquels les couronnes in- termédiaires pouvant tourner librement et se guident les unes sur les autres par leurs ailettes 18. De la sorte on constitue un grand nombre dTalvéoles dans chacun desquels on peut dispos
<Desc/Clms Page number 5>
un' sac à gaz du type considéra.
On comprend immédiatement que si des couples de sens inverse agissent sur l'arbre central et la couronne extérieure, il se produit un écrasement des différents sacs à gaz qui se compriment tous simultanément mais inégalement par suite de la transmission des efferts des uns aux autres, par ltintervention des couronnes intermédiaires et de leurs ailettes qui ne jouent cependant que le rôle de simples guides.
Les figures 6 et 7 représentent une disposition pouvant rem plir l'office de ressort à lames encastré à une extrémité et li- bre à l'autre. Dans cette disposition le support fixe reçoit une pièce cylindrique 19 ayant intérieurement un certain nombre d'ai- lettes radiales 20 et rigidement maintenue en place par une semel -le de fixation 21. D'autre part, un levier 22 est articulé au- tour d'un axe 23 concentrique au cylindre. 19,et présente à son extrémité le dispositif 24 pour l'accrochage de l'organe à rete- nir élastiquement. Aux deux extrémités du: cylindres 19 le levier 22 présente des joues 25 réunies dans le cylindre par une paroi 26.
Cette paroi 26, les nervures 20 les doues 25 et le cylindre 19 ainsi que l'axe 23 délimitent un certain nombre d'alvéoles dans lesquels on peut disposer des sacs à gaz 1 qui sont soumis, par groupes, à des efforts de compression dès que l'on provoque l'oscillation du levier 22.
La disposition représentée aux figures 8 et 9 est appropriée à remplir le rôle de ressort à boudin subissant des compressions en bout. Elle comporte essentiellement un cylindre 27 dans lequel peut se déplacer un piston 28, la volume variable ainsi délimité renfermant un ou plusieurs sacs à gaz 1.
Les explications données ci-dessus permettent de déduire aisé- ment le type d'organisation à adopter dans chaque application particulière où l'on désire utiliser, comme amortisseur élasti- que, un certain volume de gaz enfermé dans une enveloppe souple hermétique, laquelle est elle-même emprisonnée dans un volume
<Desc/Clms Page number 6>
variable: à parois rigides. I a matière dont seront faites ces en- veloppes souples sera par exemple du caoutchouc ou tout autre . corps souple présentant une résistance suffisante et une imper- méabilité suffisamment parfaite. Les dispositifs suivant l'inven- tion se substituent aux ressorts métalliques d'une façon prati- quement parfaite.
En effet,, les variations de volume des alvéoles contenant les sacs à gaz, sont dans la plupart des dispositions considérées, proportionnelles aux'flèches ou aux variations angu- laires imprimées aux organes reliés élastiquement. Or, comme les gaz suivant d'une manière pratiquement parfaite la loi que leur réaction est proportionnelle à leur diminution de volume, on se rend eompte que l'on obtient également une réaction proportionnel- le aux écrasements ou aux torsions des appareils* De plus amples détails ne sont pas nécessaires pour montrer que le nombre des applications des nouveaux dispositifs élastiques est pratiquement illimité et que ceux-ci apportent dans tous les cas des avantages importants de simplicité d'organisation, de facilité de montage,.
de surveillance et d'entretien, ainsi que des propriétés élasti- ques très précieuses, et variables à volonté par l'augmentation de la pression initiale dans les sacs.
REVENDICATIONS.-
1.- Des dispositifs élastiques constitués par des volumes de gaz soumis à une compression dans des enveloppes hermétiques à parois souples, lesquelles sont enfermées dans des volumes varia- bles à parois rigides constitués par une disposition convenable des éléments mobiles relativement les uns aux autres, des organes à relier élastiquement.
<Desc / Clms Page number 1>
"Elastic devices substitutable for springs."
The present invention relates to elastic devices capable of being substituted for springs in their different applications and their different shapes and capable of storing energy rapidly or slowly in order to then release it in any direction. what circumstance.
According to the invention the elastic intermediate consists of a certain volume of gas which may be subdivided and enclosed in capacities with elastic walls. These capacitors are themselves arranged in housings suitably arranged in the members to be resiliently joined, so that the forces are transmitted directly to the gases without the possibility for the flexible material wall to deteriorate or to undergo excessive forces.
<Desc / Clms Page number 2>
The elastic groin devices formed can find many applications, in particular in elastic couplings between the various shafts of certain mechanical installations or of certain machines, in the suspension of vehicles or of machine parts, etc., etc. ..
In order to facilitate understanding of the invention, the latter will be described in more detail with reference to the figures of the appended drawing which represent, by way of purely indicative and non-limiting example, some embodiments thereof.
Figures 1 and 2 show in diametral section and in cross section the elastic coupling of two coaxial shafts to be driven in one direction; Figures 3 and 4 show in diametral section and in cross section another type of elastic pulley capable of transmitting forces in both directions; FIG. 5 represents the arrangement of elastic members capable of fulfilling the functions of a spiral spring; Figures 6 and 7 show in elevation- with partial section and in longitudinal section, the device playing the role of a leaf spring and Figures 8 and 9 show, by an end view and a longitudinal section, a device operating coil spring.
Examination of these figures shows that the elastic element intervening in the various organizations considered, as well as in all those where the invention finds its application, consists essentially of an envelope with flexible walls 1 which, for the facility, hereinafter referred to as "gas bag", this envelope is filled with any gas at a suitable pressure. The initial pressure may be, depending on the application, atmospheric pressure or a higher pressure. Any compression exerted on the gas bag reduces the volume of the latter which stores elastic energy
<Desc / Clms Page number 3>
independent or practically independent of the speed of the compression.
This energy can be subsequently returned by the apparatus at any speed as well. This property makes the device particularly advantageous for absorption of shocks and vibrations, as well as for spring operation working at any speed.
The gas bag (s) intervening in each organism and the flexible walls of which are not in themselves resistant are arranged in capacities of variable volume with rigid walls constituted by suitable combinations of the different elements or members to be elasticated. ment and so as to suppress and balance the reactions. -For example, 1'-elastic coupling of two coaxial shafts 2 and 3 to mutually transmit one-way torques can be organized as shown in Figures 1 and 2, the understanding of which is immediate. On the driven shaft 3 for example, a plate 4 is mounted, possibly reinforced by ribs 5 and serving as a support for a cylindrical casing 6 coaxial with the shafts.
This casing 6 internally has one or more ribs or fins 7. On the other hand, a cylindrical sleeve 8 is placed on the driving shaft 3, concentric with this shaft and the diameter of which is exactly the diameter reserved by the fins 7, between which it can therefore rotate freely. This cylindrical sleeve or hub 8 has on the outside one or more fins 9 extending as far as the inner wall of the cylindrical casing 6. A flat annular wall 10, which is fixed to the end of the cylindrical casing 6, determines with this envelope, the hub 8, the plate 4 and the fins 7 and 9, one or more capacities with variable volume and rigid walls in which the gas bag 1 can be placed.
We immediately realize that if the shaft 3 is set in motion, the fin 9 compresses the gas bag 1 until the elastic tension of the compressed fluid determines on the fin-
<Desc / Clms Page number 4>
7 a sufficient reaction to cause the drive of the shaft 2. In the arrangement shown, which has only one gas bag 1, it immediately appears that the variation in volume of the latter can be considerable. . Figures 3 and 4 show a similar arrangement suitable for transmitting couples indifferently in both directions. In this arrangement, the fins 9 of the means 8, carried by the shaft 11, are in the rest state in symmetrical positions between the fins 7 which are integral with the cylindrical casing 6.
In this arrangement, this cylindrical casing 6 can be, as before, attached to a plate wedged on an axis coaxial with the axis 11, or present, as shown, a pulley rim 12. In this case two flanges 13 There are fixed therein which not only laterally delimit the variable volumes reserved for the gas bag, but also perfectly maintain 11-casing 6 and the rim 12 in their plane.
It is visible that whatever the direction of rotation imprinted on the apparatus, there will be compression of one series of gas bags 1, the other series expanding simultaneously and exerting in this expansion a rapidly negligible action with respect to screw torques to be transmitted.
Figure 7 shows a similar organization that can be substituted for spiral springs. As can be seen, the driving torque of an axis 14 is transmitted to an outer ring 15 by means of a series of intermediate rings 16, 17, etc.
Each of these intermediate rings has, internally and externally, ribs or fins 18 which are alternately conductive and conductive. The whole of the apparatus is closed laterally by plates between which the intermediate rings can rotate freely and are guided one on the other by their fins 18. In this way a large number of cells are formed in each of which it is possible. ready
<Desc / Clms Page number 5>
a gas bag of the type considered.
It is immediately understood that if couples in the opposite direction act on the central shaft and the outer ring gear, there is a crushing of the various gas bags which all compress simultaneously but unequally as a result of the transmission of efferts from one to another, by the intervention of the intermediate crowns and their fins which however only play the role of simple guides.
Figures 6 and 7 show an arrangement which can fill the office of a leaf spring recessed at one end and free at the other. In this arrangement, the fixed support receives a cylindrical part 19 having internally a certain number of radial fins 20 and rigidly held in place by a fixing sole 21. On the other hand, a lever 22 is articulated around it. an axis 23 concentric with the cylinder. 19, and has at its end the device 24 for hooking the member to be elastically retained. At both ends of: cylinders 19, lever 22 has cheeks 25 joined together in cylinder by a wall 26.
This wall 26, the ribs 20 the end caps 25 and the cylinder 19 as well as the axis 23 delimit a certain number of cells in which it is possible to have the gas bags 1 which are subjected, in groups, to compressive forces from that one causes the oscillation of the lever 22.
The arrangement shown in Figures 8 and 9 is suitable for fulfilling the role of a coil spring undergoing end compressions. It essentially comprises a cylinder 27 in which a piston 28 can move, the variable volume thus delimited containing one or more gas bags 1.
The explanations given above make it possible to easily deduce the type of organization to be adopted in each particular application where it is desired to use, as an elastic damper, a certain volume of gas enclosed in a hermetic flexible envelope, which is itself imprisoned in a volume
<Desc / Clms Page number 6>
variable: with rigid walls. The material from which these flexible envelopes will be made will for example be rubber or any other. flexible body with sufficient strength and sufficiently perfect impermeability. The devices according to the invention replace the metal springs in a practically perfect way.
In fact, the variations in volume of the cells containing the gas bags are, in most of the arrangements considered, proportional to the arrows or to the angular variations imprinted on the elastically connected members. Now, as gases follow in a practically perfect way the law that their reaction is proportional to their decrease in volume, we realize that we also obtain a reaction proportional to the crushing or torsion of the apparatus. ample details are not necessary to show that the number of applications of the new elastic devices is practically unlimited and that these bring in all cases important advantages of simplicity of organization, ease of assembly ,.
monitoring and maintenance, as well as very valuable elastic properties, and variable at will by increasing the initial pressure in the bags.
CLAIMS.-
1.- Resilient devices consisting of volumes of gas subjected to compression in hermetic envelopes with flexible walls, which are enclosed in variable volumes with rigid walls constituted by a suitable arrangement of the movable elements relative to one another, organs to be elastically connected.