FR2463328A3 - IMPACT SHOCK ABSORBER FOR DEVICES FOR AUTOMATICALLY ATTACHING RAILWAY CARS - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN AMORTISSEUR DE CHOCS POUR DISPOSITIFS D'ACCROCHAGE AUTOMATIQUE, COMPRENANT UN ENSEMBLE D'ELEMENTS DEFORMABLES, RECTANGULAIRES ET SUPERPOSES ENTRE LESQUELS SONT DISPOSES DES ELEMENTS ANNULAIRES D'ESPACEMENT EN METAL. SELON L'INVENTION, CHAQUE ELEMENT D'ESPACEMENT 19 EST POURVU DE DEUX SURFACES PLANES RELIEES A DES SURFACES CORRESPONDANTES DE DEUX ELEMENTS DEFORMABLES CONTIGUS 18, CHACUNE DES SURFACES PLANES DES ELEMENTS D'ESPACEMENT AYANT DES RELIEFS AXIAUX 23 QUI EN FONT SAILLIE ET QUI PEUVENT ENGAGER DES CAVITES CORRESPONDANTES 24 FORMEES DANS LES SURFACES DE L'ELEMENT DEFORMABLE CONTIGU. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX CHEMINS DE FER.THE INVENTION CONCERNS A SHOCK ABSORBER FOR AUTOMATIC HITCHING DEVICES, INCLUDING A SET OF DEFORMABLE, RECTANGULAR AND SUPERIMPOSED ELEMENTS BETWEEN WHICH ARE PROVIDED ANNULAR METAL SPACING ELEMENTS. ACCORDING TO THE INVENTION, EACH SPACING ELEMENT 19 IS PROVIDED WITH TWO FLAT SURFACES CONNECTED TO CORRESPONDING SURFACES OF TWO CONTIGUOUS DEFORMABLE ELEMENTS 18, EACH OF THE FLAT SURFACES OF THE SPACING ELEMENTS HAVING AXIAL RELIEFS 23 WHICH MAY FOLLOW THEM ENGAGE CORRESPONDING 24 SHAPED CAVITES IN THE SURFACES OF THE CONTIGUOUS DEFORMABLE ELEMENT. THE INVENTION APPLIES IN PARTICULAR TO RAILWAYS.
Description
La présente invention se rapporte à des amortisseurs de chocs du typeThe present invention relates to shock absorbers of the type
utilisé pour absorber et dissiper, partiellement, l'énergie d'un choc transmis par les dispositifs pour l'accrochage automatique de wagons de chemin de fer. Comme on le sait, ces amortisseurs de chocs se composent normalement d'un premier étage hydraulique pouvant donner lieu à une certaine action d'amortissement grâce à un fluide passant par des orifices ayant des dimensions préétablies, et un second étage ayant un comportement visco-élastique, pouvant exercer l'action d'amortissement par dissipation par hystérésis de l'énergie élastique potentielle stockée par suite de la déformation d'un ensemble d'éléments déformables annulaires et used to absorb and dissipate, partially, the energy of a shock transmitted by the devices for the automatic attachment of railway wagons. As is known, these shock absorbers normally consist of a first hydraulic stage that can give rise to a certain damping action thanks to a fluid passing through orifices having predetermined dimensions, and a second stage having a viscous behavior. elastic, capable of exerting the damping action by hysteresis dissipation of the potential elastic energy stored as a result of the deformation of a set of annular deformable elements and
superposés.Bunk.
La présente invention se rapporte plus particulière- The present invention relates more particularly to
ment à ce second étage.on this second floor.
Les ensembles d'éléments déformables, du type permettant de former ce second étage, comprennent également des éléments métalliques d'espacement, dont chacun est The sets of deformable elements, of the type making it possible to form this second stage, also comprise spacing metal elements, each of which is
disposé entre deux éléments déformables contigus. disposed between two contiguous deformable elements.
De façon à contrôler, de lafaçon souhaitée, les déformations transversales de chaque élément déformable quand une charge de compression agit sur l'ensemble, on a proposé (demande de brevet en Italie no 68 324-A/79 déposée le 21 Juillet 1979) de former chaque surface plane de chaque élément d'espacement avec des reliefs faisant saillie de cette swface, chaque relief étant agencé pour engager une cavité correspondante de l'élément déformable adjacent. Avec cet agencement structural, chaque relief est capable de limiter la déformation transversale de l'élément déformable placé près du relief lui- même sans cependant limiter la déformabilité longitudinale de l'élément. De cette façon, en agençant de façon appropriée les reliefs, il est possible de limiter avantageusement In order to control, in the desired manner, the transverse deformations of each deformable element when a compressive load acts on the whole, it has been proposed (Italian Patent Application No. 68324-A / 79 filed July 21, 1979) of forming each flat surface of each spacer with protrusions protruding from this swface, each relief being arranged to engage a corresponding cavity of the adjacent deformable member. With this structural arrangement, each relief is capable of limiting the transverse deformation of the deformable element placed near the relief itself without, however, limiting the longitudinal deformability of the element. In this way, by arranging the reliefs appropriately, it is possible to limit advantageously
la déformabilité transversale des éléments déformables. the transverse deformability of the deformable elements.
Les amortisseurs de chocs du type ci-dessus décrit Shock absorbers of the type described above
présentent certains inconvénients. D'abord, la caractéris- have some disadvantages. First, the characteristic
tique élastique, c'est-à-dire le comportement de la cambrure en fonction de la force axiale appliquée sur l'amortisseur de chocs n'est pas linéaire ou ne l'est que dans une première partie; un tel comportement est défavorable, parce que les réglementations fixées par les utilisateurs de tels dispositifs nécessitent des lignes droites comme caractéristiques élastiques de elastic tick, that is to say the behavior of the camber as a function of the axial force applied to the shock absorber is not linear or is only in a first part; such behavior is unfavorable, because regulations set by users of such devices require straight lines as elastic characteristics of
référence pour accepter ce dispositif. reference to accept this device.
Par ailleurs, la déformabilité de tels amortisseurs de chocs est généralement trop élevée, bien que les éléments déformables soient faits en matériaux (élastomères Moreover, the deformability of such shock absorbers is generally too high, although the deformable elements are made of materials (elastomers
ou caoutchoucs) ayant une raideur et une dureté suffisam- or rubbers) having sufficient stiffness and hardness
ment fortes,on obtient donc des déformations excessivement strong, we obtain excessive deformations
élevées aussi bien axialement que transversalement. both axially and transversely.
La présente invention a pour objet un amortisseur des chocs du type décrit, dépourvu des inconvénients The present invention relates to a shock absorber of the type described, without the disadvantages
ci-dessus mentionnés.above mentioned.
Selon la présente invention, on prévoit un amortisseur de chocs, en particulier pour des dispositifs d'accrochage automatique de wagons de chemin de fer, du type comprenant un premier étage hydraulique pouvant exercer une certaine action d'amortissement par un fluide passant par des orifices ayant des dimensions préétablies, et un second étage avec un comportement visco-élastique pouvant exercer une action d'amortissement par dissipation par hystérésis de l'énergie élastique potentielle stockée par suite de la déformation d'un ensemble d'éléments déformables annulaires superposés entre lesquels sont disposés des éléments annulaires en métal d'espacement, dont chacun est pourvu de deux surfaces planes reliées aux surfaces correspondantesde deux éléments déformables contigus, chacune des surfaces planes de chaque élément d'espacement ayant des reliefs axiaux qui en font saillie et qui peuvent engager des cavités correspondantes formées sur les surfaces de l'élément déformable contigu, caractérisé en ce que la section transversale de chaque élément déformable dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'amortisseur est définie extérieurement According to the present invention, there is provided a shock absorber, in particular for devices for automatic attachment of railway wagons, of the type comprising a first hydraulic stage that can exert a certain damping action by a fluid passing through orifices. having predetermined dimensions, and a second stage with a viscoelastic behavior which can exert a damping action by hysteresis dissipation of the potential elastic energy stored as a result of the deformation of a set of superimposed annular deformable elements between which annular spacer metal members are provided, each of which is provided with two planar surfaces connected to corresponding surfaces of two contiguous deformable members, each of the planar surfaces of each spacer having axial projections projecting therefrom and which can engage corresponding cavities formed on the surfaces of the lement deformable contiguous, characterized in that the cross section of each deformable member in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the damper is defined externally
par un contour sensiblement rectangulaire et intérieure- by a substantially rectangular and interior contour-
ment par un contour circulaire, chacune des cavités formées sur chaque surface de chaque élément d'espacement étant disposée sensiblement à la même distance du circumferentially, each of the cavities formed on each surface of each spacer being disposed substantially at the same distance from the
contour rectangulaire et du contour circulaire. rectangular outline and circular outline.
L'ivention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci The ivention will be better understood, and other purposes, features, details and benefits of it
apparaîtront plus clairement au cours de la description will become clearer during the description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un amortisseur de chocs; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale faite suivant un plan orthogonal au plan de la coupe de la figure 1, indiqué en Il-II sur la figure 1; - la figure 3 est une coupe faite suivant le plan III-III de la figure 2; et - la figure 4 illustre une courbe de déformation sur l'axe. des abscisses en fonction de la contrainte sur l'axe des ordonnées, d'un amortisseur de chocs selon l'invention. En se référant d'abord aux figures 1, 2 et 3, l'almortisseur de chocs selon la présent invention se explanatory which follows with reference to the accompanying schematic drawings given solely by way of example illustrating an embodiment of the invention, and in which: - Figure 1 is a partial longitudinal sectional view of a shock absorber; - Figure 2 is a longitudinal sectional view taken along a plane orthogonal to the plane of the section of Figure 1, indicated II-II in Figure 1; - Figure 3 is a section taken along the plane III-III of Figure 2; and - Figure 4 illustrates a deformation curve on the axis. abscissa as a function of the stress on the y-axis of a shock absorber according to the invention. Referring first to FIGS. 1, 2 and 3, the shock absorber according to the present invention is
compose d'un premier étage hydraulique, indiqué en 1 - consists of a first hydraulic stage, indicated in 1 -
et d'un second étage, d'un comportement visco-élastique, and a second stage, a visco-elastic behavior,
indiqué en 2.indicated in 2.
Le premier étage comprend sensiblement un piston 3 reçu coulissant dans un bottier 4 définissant, avec le piston, une première cavité 5 remplie d'un fluide hydraulique approprié, par exemple de l'huile; cette première cavité communique avec une seconde cavité 6 également formée entre le piston et le bottier par une première série d'orifices radiaux 7 qui débouchent dans un canal axial 8 pouvant recevoir une broche 9 rigidement reliée au bottier 4, pendant le mouvement du piston 3 vers la droite sur la figure 2.-Le diamètre de la broche varie le long de son axe, afin de permettre de contrôler la résistance contre le passage du fluide par les orifices The first stage substantially comprises a piston 3 slidably received in a casing 4 defining, with the piston, a first cavity 5 filled with a suitable hydraulic fluid, for example oil; this first cavity communicates with a second cavity 6 also formed between the piston and the casing by a first series of radial orifices 7 which open into an axial channel 8 which can receive a pin 9 rigidly connected to the casing 4, during the movement of the piston 3 to the right in Figure 2.-The diameter of the spindle varies along its axis, to allow to control the resistance against the passage of the fluid through the orifices
7 et le canal 8 pendant le déplacement du piston 3. 7 and the channel 8 during the displacement of the piston 3.
Ce dernier est rigidement relié à une tige 10 guidée dans un élément tubulaire 11 rigidement relié au bottier 4, et qui comporte à son extrémité libre, une plaque 12 sur laquelle est appliquée la force axiale à absorber par l'amortisseur de chocs. Avantageusement, la connexion entre cette extrémité et la plaque 12 est effectuée au moyen de deux demibagues 13 insérées dans une gorge annulaire 14 à cette extrémité et reçues dans The latter is rigidly connected to a rod 10 guided in a tubular element 11 rigidly connected to the casing 4, and which has at its free end, a plate 12 on which is applied the axial force to be absorbed by the shock absorber. Advantageously, the connection between this end and the plate 12 is effected by means of two demibagues 13 inserted into an annular groove 14 at this end and received in
un siège correspondant de la plaque. a corresponding seat of the plate.
Le second étage 2 se compose d'un certain nombre d'éléments annulaires et déformables 18 et d'un certain nombre d'éléments d'espacement 19, dont chacun est The second stage 2 consists of a number of annular and deformable elements 18 and a number of spacers 19, each of which is
inséré entre deux éléments déformables adjacents. L'empile- inserted between two adjacent deformable elements. The empile-
ment des éléments des deux types est disposé entre la plaque 12 et le bottier 4, afin d'être comprimé quand une elements of the two types is arranged between the plate 12 and the casing 4, in order to be compressed when a
force axiale est exercée sur la plaque. axial force is exerted on the plate.
Selon l'invention, la coupe transversale de chaque élément déformable 18 perpendiculairement à l'axe de l'amortisseur (que l'on peut voir sur la figure 3) est définie extérieurement, par un profil rectangulaire 20 et intérieurement par un profil circulaire 21, ayant un diamètre légèrement plus grand que le diamètre de l'élément tubulaire 11. Ces éléments peuvent être faits en tout matériau déformable ayant des propriétés viscoélastiques According to the invention, the cross section of each deformable element 18 perpendicular to the axis of the damper (which can be seen in FIG. 3) is defined externally by a rectangular profile 20 and internally by a circular profile 21 , having a diameter slightly larger than the diameter of the tubular element 11. These elements can be made of any deformable material having viscoelastic properties
comme du caoutchouc, un élastomère ou analogue. as rubber, an elastomer or the like.
Chaque élément d'espacement 19, fait en métal, a une coupe transversale semblable à celle des éléments déformables et il est défini par deux surfaces planes et opposées; il est traversé d'un certain nombre d'orifices 22a, 22b, 22c (figure 3), dans chacun est insérée une bille 23 dont les calottes extrêmes sont logéeo dans des cavités Each spacing element 19, made of metal, has a cross-section similar to that of the deformable elements and is defined by two flat and opposite surfaces; it is crossed by a number of orifices 22a, 22b, 22c (Figure 3), in each is inserted a ball 23 whose extreme caps are housed in cavities
correspondantes 24 des deux éléments déformables contigus. corresponding 24 of the two contiguous deformable elements.
Selon la présente invention, dans chaque élément d'espacement sont formés huit orifices, agencés selon la configuration illustrée sur la figure 3, c'est-à-dire que deux paires d'orifices (indiquées par le repère 22a) sont disposes6 sensiblement sur deux diagonales du rectangle According to the present invention, eight spacers are formed in each spacing element, arranged in the configuration illustrated in FIG. 3, that is to say that two pairs of orifices (indicated by reference numeral 22a) are disposed substantially on two diagonals of the rectangle
qui définit extérieurement la section transversale rectan- which externally defines the rectangular cross-section
gulaire de chaque élément, tandis que deux (indiquésen 22b) des quatre autres orifices sont disposés sur une médiane du rectangle et les deux autres (indiqués en 22c) sont disposés sur l'autre médiane. Comme on peut clairement le voir sur la figure 3, chacun de ces orifices est disposé sensiblement à la même distance du profil rectangulaire each of the two orifices (indicated in 22b) of the four other orifices are arranged on a median of the rectangle and the two others (indicated in 22c) are arranged on the other median. As can clearly be seen in FIG. 3, each of these orifices is disposed substantially at the same distance from the rectangular profile
20 et du profil circulaire 21 de l'élément déformable. 20 and the circular profile 21 of the deformable element.
Avantageusement, l'épaisseur de chaque élément déformable est choisiede façon que le rapport entre l'épaisseur et la longueur de la diagonale du profil Advantageously, the thickness of each deformable element is chosen so that the ratio between the thickness and the length of the diagonal profile
rectangulaire 20 soit entre 0,10 et 0,20. rectangular 20 is between 0.10 and 0.20.
De préférence, le nombre d'éléments déformables est de neuf, comme on peut le voir sur les figures 1 et 2. Le comportement de l'amortisseur de chocs décrit Preferably, the number of deformable elements is nine, as can be seen in Figures 1 and 2. The behavior of the shock absorber described
ci-dessus pendant son utilisation est le suivant. above during its use is as follows.
Quand une force axiale est appliquée sur la plaque 12 en conséquence de l'impact entre deux wagons de chemin de fer o sont montés les amortisseurs de chocsselon l'invention, cette force est transmise aux éléments When an axial force is applied to the plate 12 as a consequence of the impact between two railway wagons where the shock absorbers according to the invention are mounted, this force is transmitted to the elements
déformables 18 et au fluide contenu dans la cavité 5. deformable 18 and the fluid contained in the cavity 5.
Sous l'action de cette force, les éléments se déforment selon une direction axiale et une direction radiale perpendiculaire à la-première. Il nty a aucune retenue à la première déformation, tandis que la seconde déformation est contrôlée par les reliefs produits par les calottes des billes 23 insérés dans les cavités correspondantes 24 des éléments déformables. On a trouvé qu'avec un nombre et un agencement'des billes indiqués (que l'on peut voir sur la figure 3), ces billes Under the action of this force, the elements deform in an axial direction and a radial direction perpendicular to the first. There is no restraint at the first deformation, while the second deformation is controlled by the reliefs produced by the caps of the balls 23 inserted into the corresponding cavities 24 of the deformable elements. It has been found that with a number and arrangement of the indicated balls (which can be seen in FIG.
exerçaient une action correcte pour limiter les déforma- exercised correct action to limit deformities
tions radiales des éléments déformables 18, non seulement en limitant la valeur de ces déformations à la fois vers l'extérieur et vers l'intérieur, mais également en aidant radial effects of the deformable elements 18, not only by limiting the value of these deformations both outwardly and inwardly, but also by helping
à les rendre uniformes.to make them uniform.
Il s'ensuit qu'aussi bien vers l'intérieur que vers l'extérieur, le profil rectangulaire 20 et le profil circulaire 21 des éléments déformables, quand ils sont soumis à une charge, ne varient que peu et sensiblement It follows that both inward and outwardly, the rectangular profile 20 and the circular profile 21 of the deformable elements, when subjected to a load, vary only slightly and substantially.
sur la même étendue.on the same extent.
Ce résultat, joint au choix, dans la gamme indiquée ci-dessus, de l'épaisseur de chaque élément déformable 18 et du nombre d'éléments déformables, permet d'obtenir une caractéristique de la déformation en fonction de This result, optionally combined, in the range indicated above, with the thickness of each deformable element 18 and the number of deformable elements, makes it possible to obtain a characteristic of the deformation as a function of
la contrainte de l'amortisseur de chocs qui est sensible- the stress of the shock absorber which is sensitive-
ment linéaire dans sa première partee, et a une très forte capacité de charge, avec des déformations axiales modérées. La figure 4 montre un exemple d'une telle courbe en rapport à des essais effectués sur un amortisseur de chocs ayant un premier étage composé d'éléments déformables faits en élastomère d'une dureté Shore de 97, ayant les caractéristiques indiquées ci-dessus, avec une épaisseur et une longueur deJa diagonale du profil linear in its first part, and has a very strong load capacity, with moderate axial deformations. FIG. 4 shows an example of such a curve in relation to tests carried out on a shock absorber having a first stage composed of deformable elements made of elastomer with a Shore hardness of 97, having the characteristics indicated above, with a thickness and a length of diagonal diagonal profile
rectangulaire 20 égales à 47 mm et à 334 mm. rectangular 20 equal to 47 mm and 334 mm.
Comme on peut le voir, la partie A-B correspondant à la phase de déformation par compression, est sensiblement As can be seen, the part A-B corresponding to the phase of deformation by compression, is substantially
linéaire dans la première partie et reste toujours au- linear in the first part and always remains
dessus de la ligne droite D-E qui représente la courbe qui définit la déformabilité limite de l'amortisseur de chocs, toujours acceptable selon les réglementations internationales pour les dispositifs de ce type. La partie B-C de-cette courbe correspond à la phase de récupération aux dimensions d'origine, en conséquence à l'annulation de la force axiale, et la zone définie par la ligne brisée A-B-C représente l'énergie dissipée above the straight line D-E which represents the curve which defines the limit deformability of the shock absorber, always acceptable according to international regulations for devices of this type. Part B-C of this curve corresponds to the recovery phase at the original dimensions, consequently to the cancellation of the axial force, and the zone defined by the broken line A-B-C represents the dissipated energy.
par l'amortisseur de chocs pendant un cycle de déforma- shock absorber during a deformation cycle.
tion Ainsi, avec l'agencement structural ci-dessus décrit, on obtient les propriétés favorables qui suivent: une caractéristique de déformation en fonction de la contrainte sensiblement linéaire dans la première partie de la déformation (première partie de la courbe A-B), une forte capacité de charge (déformations limitées même pour de forte charges, comme le montre la partie A-B qui est toujours au-dessus de la ligne droite D-E) et forte capacité d'amortissement (proportionnelle à la Thus, with the structural arrangement described above, the following favorable properties are obtained: a deformation characteristic as a function of the substantially linear stress in the first part of the deformation (first part of the curve AB), a strong load capacity (limited deformations even for high loads, as shown by the AB part which is always above the straight line DE) and strong damping capacity (proportional to the
surface à l'intérieur de la ligne brisée A-B-C). surface inside the broken line A-B-C).
Pendant la déformation du second étage que l'on vient de décrire, dans le premier étage a lieu un passage du fluide contenu dans la cavité 5 vers la cavité 6 par les orifices 7; la résistance contre ce passage est contrôlée par la broche 9 qui, entrant dans le canal 8, étrangle ce passage, selon une loi qui dépend de la During the deformation of the second stage that has just been described, in the first stage takes place a passage of the fluid contained in the cavity 5 to the cavity 6 through the orifices 7; the resistance against this passage is controlled by the pin 9 which, entering the channel 8, strangles this passage, according to a law which depends on the
variation de son diamètre le long de son axe. variation of its diameter along its axis.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown which has been given by way of example. In particular, it comprises all the means constituting technical equivalents of the means described, as well as their combinations, if they are executed according to its spirit and put
en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. implemented in the context of protection as claimed.
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