Brevet FR2002427A1 — publié le 19691017

À 2002427 La présente invention se rapporte à une jambe de force hydropneumatique à réglage de niveau automatique, en particulier pour véhicules automobiles, composée a) d'un cylindre de travail rempli de liquide de travail et dans lequel peut coulisser de fa-5 çon étanche un piston porteur avec sa tige, b) d'une chambre à gaz haute pression mettant sous pression le liquide de travail qui agit star le piston porteur, c) d'une chambre-réservoir partiellement remplie de liquide de travail, d) d'un système de pompage situé entre la chambre-réservoir et la chambre haute pression du 10 cylindre de travail, ce système comportant une chambre de pompage disposée entre le cylindre de travail et la tige du piston et fermée, d'une part à son extrémité tournée vers la traversée de la tige de piston dans le cylindre, par un piston annulaire de pompage fixé sur cette tige, d'autre part à son extrémité opposée 15 par une bague intermédiaire montée fixe dans le cylindre de travail au voisinage de la soupape d'aspiration du pompage, et en outre e) d'une soupape d'évacuation du pompage, d'une soupape régulatrice et, pour le liquide de travail, de soupapes d'étranglement qui exercent un effet amortissant dans les deux directions 20 Etant donné que dans de telles jambes de force'hydropneumatiques le liquide de travail agit sur toute la surface de la section du piston la pression de travail peut être maintenue relativement basse, ou bien encore ces jambes peuvent être uti-25 lisées pour supporter la totalité de la charge à elles seules, c'est-à-dire sans le secours de ressorts d'appui supplémentaires du véhicule. Dans les jambes de force hydropneumatiques à autopompage connues, du type décrit ci-dessus, le système de pompage cesse 30 son action dès que les parties môbiles de la jambe ont été actionnées au-dessus du niveau fixé. Mais chaque arrêt de la pompe provoque dans l'enceinte de pompage une variation de pression qui est nuisible au diagramme de fonctionnement de la'jambede force dans la mesure où il se produit dans celle-ci à chaque mise en 35 extension, une saute de puissance correspondante qui nuit considérablement au confort de roulage. En outre, dans les jambes de force hydropneumatiques de ce type connues, le fait que le piston porteur et les soupapes de pompage ne contribuent pas sensi- . /... 69 04709 2 2 C 024 2.7 blement à l'amortissement constitue un inconvénient, car pour assurer un effet d'amortissement suffisant il faut prévoir des soupapes d'étranglement particulières, ce qui conduit à un ensemble d'une certaine complexité. 5 Le problème que veut résoudre l'invention est de créer une jambe de force hydropneumatique à autopompage, à réglage de niveau automatique et à amortissement à double effet, dépourvue des inconvénients mentionnés ci-dessus, de conception plus simple et de fonctionnement amélioré, évitant surtout les sautes de 10 puissance qui se produisent aussi bien lors de l'extension que du raccourcissement. La solution à ce problème apportée par l'invention consiste essentiellement à prévoir, dans une jambe de force du type mentionné en préambule, que la bague intermédiaire qui obture d'un seul côté la chambre de pompage contenant la soupape 15 d'aspiration comporte la soupape d'évacuation du pompage agissant en même temps comme soupape-d'étranglement durant la totalité de la course de raccourcissement et définit, avec le piston porteur contenant une soupape d'étranglement s'ouvrant lors de l'extension, une autre enceinte de pompage annulaire cylindrique 20 comprise entre le cylindre de travail et la tige de piston, tandis que la soupape régulatrice s'ouvre déjà lorsque le niveau désiré est atteint. Grâce à cette disposition on crée une jambe de force à réglage de niveau automatique dont l'élément caractéristique le plus important réside dans les deux chambres annulaires 25 de pompage disposées coaxialement et en série entre le cylindre de travail et la tige de piston et séparées l'une de l'autre par la bague intermédiaire munie de la soupape d'étranglement s'ouvrant durant la course de raccourcissement. Dans cette disposition la chambre de pompage contenant la soupape d'aspiration est 30 obturée à une extrémité par le piston annulaire de pompage, tandis que l'autre enceinte de pompage .est fermée, à son extrémité adjacente à l'enceinte de travail, par la soupape d'étranglement prévue dans le piston porteur et qui ne s'ouvre que durant la course d'extension. De ce fait on est assuré que le système.de 35 pompage fonctionne pendant toute la course de raccourcissement et d'extension, ce qui permet d'éviter les à-coups de pompage ou sautes de puissance lors de ces deux courses.- En même temps, les soupapes d'évacuation des chambres de pompage s'ouvrant lors des ./... / a.ei:t lié ce 2 s aire, g- s ci ce qu'il n'est plus nécessaire ce prévoir des soupapes d'étranglement supplémentaires. L'amortissement que l'on peut obtenir par le travail ce pompage dépend ce la charge 5 et s'étend lui aussi sur toute la course ce raccourcissement ou d'allongement. Etant donné que dans la jambe de force selon l'invention le système de pompage travaille constamment même lorsque le niveau désiré est atteint, il faut, pour que ce niveau soit maintenu, que la soupape régulatrice s'ouvre déjà lorsque la po-10 sition correspondant à ce niveau est atteinte. Il est avantageux que la soupape régulatrice soit prévue dans la tige de piston prolongée hors du cylindre de travail, et plus précisément dans l'extrémité intérieure d'un alésage axial ménagé dans cette tige et relié à la chambre haute pression au cy-15 lindre de travail située au-dessous du piston porteur. Cette soupape régulatrice comporte un alésage pouvant être obturé de façon connue en soi par une tige de piston montée sur un ressort et guidée avec possibilité de coulissement axial limité dans un tube entraîneur fixé au fond du cylindre de travail et engagé dans 20 l'alésage de la tige de piston. En outre il est prévu dans le cylindre de travail une lumière de retour qui communique avec la chambre-réservoir et que le piston de pompage peut dépasser, cette lumière reliant la chambre de pompage à la chambre-réservoir lorsque la soupape régulatrice s'ouvre. 25 Selon une autre caractéristique très avantageuse de l'invention une ronaelle d'étranglement précédée par un tamis est contenue dans l'alésage de la soupape régulatrice. Cette disposition a une très grande importance pour des jambes de force régulatrices de niveau et à autopompage. On est ainsi certain d'éviter 30 que les salissures que l'on trouve pratiquement toujours dans le liquide de travail, introduites par exemple au cours du montage et augmentées par la suite par l'abrasion qui se produit après line durée de service assez longue, ne colmateront pas l'alésage de la soupape régulatrice, ce qui modifierait la position du ni-35 veau et rendrait finalement ces jambes ce force inutilisables. Cette précaution revêt donc une très grande importance pratique, en particulier dans le cas de jambes ce force du type considéré ici qui fonctionnent avec régulation du liquide déjà dans la zone 69 04709 4 2002427 du niveau désiré, parce qu'alors le débit de liquide traversant l'alésage de la soupape régulatrice est particulièrement grand. L'invention prévoit encore que l'enceinte annulaire située entre le cylindre de travail et la tige de piston au-5 dessus du piston ae pompage est partiellement remplie de liquide de travail et que cette enceinte est reliée à la chambre-réservoir, outre par la lumière de retour, par l'intermédiaire d'un autre orifice d'étranglement ménagé à proximité de l'ouverture de passage de la tige de piston. De cette façon l'enceinte annulaire au-10 dessus du piston de pompage peut être utilisée comme frein hydraulique ou butée hydraulique de fin de course lorsque la tige de piston sort du cylindre de travail (course d'extension). D'autres caractéristiques selon l'invention apparaîtront au cours de la description d'un exemple d'exécution parti-15 culièrement avantageux d'une jambe de force hydropneumatique conçue selon l'invention, cette description étant faite ci-après avec référence au dessin dont la figure unique est une vue en coupe longitudinale de l'appareil. La jambe de force représentée au dessin est composée 20 essentiellement d'un cylindre extérieur 1, du cylindre de travail 2 contenu dans le cylindre 1 et dans lequel peut coulisser axialement la tige de piston 3 avec, à son extrémité intérieure, le piston porteur 4. Les cylindres 1 et 2 sont solidarisés l'un à l'autre par l'intermédiaire du fond 5, de 1'entretoise annu-25 laire 6 et du disque d'obturation 9 contenant le joint 7 de tige de piston ainsi que la bague d'étanchéité 8. L'enceinte annulaire supérieure comprise entre les deux cylindres constitue la chambre-réservoir 10 partiellement remplie de liquide de travail, en particulier d'huile d'amortissement 11, sur lequel s'exerce la 30 pression d'un coussin de gaz comprimé 12. Dans l'enceinte annulaire inférieure entre les deux cylindres se trouve la chambre à gaz comprimé 13 ainsi que la chambre à liquide sous pression 15 séparée de la chambre 13 par le diaphragme tubulaire 14. La chambre 15 communique, par les orifices de passage 17 ménagés à la 35 base du cylindre de travail 2, avec la chambre haute pression 16 située sous le piston porteur 4. Sur la tige de piston 3 est prévu le piston annulaire de pompage 18 qui prend appui de manière étanche sur la paroi 69 04709 5 2002427 intérieure du cylindre de travail 2, par l'intermédiaire de ses joints 19. Dans sa partie située au-dessus de ce piston le cylindre de travail 2 comporte une lumière de retour 20 ainsi que, à proximité de la face inférieure du disque obturateur 9, un autre 5 orifice d'étranglement 21, cette lumière et cet orifice reliant tous deux, dans la position de la tige de piston 3 représentée au dessin, l'enceinte annulaire 22 à la chambre-réservoir 10. Au-dessous du piston annulaire de pompage 18 se trouve, entre le cylindre de travail 2 et la tige de piston 3, l'enceinte 10 de pompage annulaire 23 fermée vers le bas par la bague intermédiaire 24 rendue solidaire du cylindre de travail, par exemple par frettage. Cette bague intermédiaire 24 peut glisser sur la tige de piston 3, l'étanchéité entre cette dernière et la bague 24 étant assurée par les joints d'étanchéité 25 prévus à la péri-15 phérie intérieure de cette bague. Cette dernière comporte en outre plusieurs canaux 26 de refoulement du pompage recouverts par le disque 27 formant clapet soumis à la pression d'un ressort. Juste au-dessus de la bague intermédiaire 24 est prévue dans le cylindre de travail "2 la soupape 28 d'aspiration du pompage. La 20 bague intermédiaire 24 inclut avec le piston porteur 4 une seconde chambre de pompage cylindrique annulaire 29 entre le .cylindre de travail 2 et la tige de piston 3. Cette chambre 29 peut être reliée à la chambre haute pression 16 du cylindre de travail, par l'intermédiaire des alésages d'étranglement 31 ménagés dans le 25 piston porteur 4 et recouverts par la rondelle encastrée 30 faisant ressort. Sur son pourtour le piston porteur 4 est muni de bagues 32 par lesquelles il est en contact étanche avec la paroi intérieure du cylindre 2. A son extrémité portant le piston porteur 4 la tige de 30 piston 3 est munie d'un alésage jixial 33 communiquant en permanence avec la chambre haute pression 16 du cylindre de travail. Dans l'alésage 33 de la tige 3 pénètre le tube entraîneur 34- fixé au fond 5 du cylindre de travail et dans lequel est guidé, avec possibilité de coulissement axial limité, la tige de clapet 36 soumise 35 à l'effet du ressort hélicoïdal 35. Par sa tête conique 37 formant clapet cette tige est logée dans le siège de forme correspondante de la soupape régulatrice 38 dont l'alésage 39 mène à la chambre de pompage 23. Dans la partie élargie de l'alésage du V / ... 69 04709 6 2002427 corps de soupape 38 se trouve la rondelle d'étranglement 40 à faible alésage précédée par un tamis 41. Lorsque la tige de piston 3 sort du cylindre 1 (course d'extension), de l'huile est envoyée dans la chambre de pompage 5 23 par l'intermédiaire de la soupape d'aspiration 28. Lorsque la tige de- piston rentre dans le cylindre 1 (course de raccourcissement), la quantité d'huile précédemment aspirée est envoyée., avec \me faible élévation de pression, dans la chambre de pompage ou d'amortissement 29., par l'intermédiaire du clapet d'étranglement 10 et d'évacuation 26, 21 situé dans la bague intermédiaire 24. Lors de la course d'extension, la quantité d'huile mentionnée ci-dessus est aussitôt refoulée dans la chambre haute pression 16 du cylindre de travail, par l'intermédiaire de la soupape d'étranglement 30, 31 située dans le piston porteur 4. Ce processus de pompage Se répète jusqu'à ce que la tige 36 de la soupape régulatrice soit soulevée du siège de cette dernière par le tube entraîneur 34, de sorte que cette soupape s'ouvre. Dans cette position le piston annulaire de pompage 18 a lui aussi franchi la lumière de retour 20, de sorte qu'alors la chambre de pompage 23 entre en communi-20 cation avec la chambre-réservoir 10. L'huile qui parvient dans la chambre de pompage 23 par l'intermédiaire de l'alésage 39 de la soupape régulatrice et provenant de la chambre haute pression 16 du cylindre de travail peut donc continuer de s'écouler par la lumière de retour 20 pour pénétrer dans la chambre-réservoir 10. 25 La vitesse d'écoulement détermine, en relation avec le volume de pompage, le niveau auquel le véhicule est donc maintenu par ion pompage et line évacuation ininterrompus de la quantité d'huile correspondante. Dans les cas où la course de la tige du piston est relativement grande l'enceinte annulaire 22 située au-dessus 30 du piston de pompage 18 sert de frein hydraulique, ou de butée hydraulique de fin de course, l'huile contenue dans cette enceinte étant alors refoulée par le piston de pompage 18 dans la chambre-réservoir 10 par l'intermédiaire de l'orifice d'étranglement21. Etant donné que dans l'amortisseur de chocs selon l'in-35 vention la pompe est active pendant toute la course du piston, il ne se produit de pointes de pompage ou sautes de puissance qu'aux points d'inversion du diagramme de puissance. L'amortissement assuré en fonction de la charge par le travail de pompage s'étale 69 04709 7 2002427 sur la totalité du cycle de travail de la tige de piston. Puisque le liquide sous pression agit sur la surface totale de la section eu piston porteur 4, la pression de travail de ce liquide peut être maintenue basse. Le piston porteur 4 peut rentrer dans le cylindre de travail jusqu'à ce qu'il touche le fond de celui-ci, ce qui fait qu'en particulier lorsque la jambe selon l'invention est utilisée à l'avant du véhicule dans -une suspension dite de McPherson elle assure en même temps un soutien très avantageux de la charge latérale. Enfin, un autre avantage de la jambe selon l'invention réside en ce que sa soupape régulatrice 38 avec la rondelle d'étrcuaglement 40 qu'elle comporte est efficacement protégée contre les salissures de l'huile par le tamis 41 placé en amont, ce qui assure en permanence une régulation uniforme du liquide de travail. 69 04709 8 2002427 REVENDICATIONS -1.- Jambe de force hydropneumatique à réglage de niveau automatique, en particulier-pour véhicules automobiles, composée a) d'un cylindre de travail rempli de liquide de travail et dans 5 lequel peut coulisser de façon étanche un piston porteur avec sa tige, b) d'une chambre à gaz haute pression mettant sous pression le liquide de travail qui agit sur le piston porteur, c) d'une chambre-réservoir partiellement remplie de liquide de travail, a) d'un système de pompage situé entre la chambre-réservoir et la 10 chambre haute pression du cylindre de travail, ce système comportant une chambre de pompage disposée entre le cylindre de travail et la tige du piston et fermée, d'une part à son extrémité tournée vers la traversée de la tige de piston dans le cylindre, par un piston annulaire de pompage fixé sur cette tige, d'autre part à 15 son extrémité opposée par une bague intermédiaire montée fixe dans le cylindre de travail au voisinage de la soupape d'aspiration du pompage, et en outre e) d'une soupape d'évacuation du pompage, d'une soupape régulatrice et, pour le liquide de travail, de soupapes d'étranglement qui exercent un effet amortissant dans les 20 deux directions de débattement, cette jambe étant remarquable en ce que la bague intermédiaire qui obture d'un seul côté la chambre de pompage contenant la soupape d'aspiration comporte la soupape d'évacuation du pompage agissant en même temps comme soupape d'étranglemat durant la totalité de la course de raccourcissement 25 et définit, avec le piston porteur contenant une soupape d'étrcuaglement s*ouvrant lors de l'extension, une autre enceinte de pompage annulaire cylindrique comprise entre le cylindre de travail et la tige de piston, tandis que la soupape régulatrice s'ouvre déjà lorsque le niveau désiré est atteint. 30 2.- Jambe selon la revendication 1, remarquable en ce que la soupape régulatrice est prévue dans la tige de piston prolongée hors du cylindre de travail, et plus précisément dans l'extrémité intérieure d'un alésage axial ménagé dans cette tige et relié à la chambre haute pression du cylindre de travail située 35 au-dessous du piston porteur, -un alésage pouvant être obturé de façon connue en soi par une tige de piston montée sur un ressort et guidée avec possibilité de coulissement axial limité dans un tube entraîneur fixé au fond du cylindre de travail et engagé dans 69 04709 9 2002427 l'alésage de la tige de piston étant prévu dans cette soupape régulatrice, tandis que dans le cylindre dé travail est ménagée une lumière de retour qui communique avec la chambre-réservoir et que le piston ce pompage peut dépasser, cette lumière reliant 5 la chambre de pompage à la chambre-réservoir lorsque la soupape régulatrice s'ouvre. 3.- Jambe de force, en particulier selon les revendications 1 et 2, remarquable en ce qu'une rondelle d'étranglement précédée par un tamis est contenue dans l'alésage de la soupape 10 régulatrice. 4.- Jambe de force selon les revendications 1 à 3, remarquable en ce que les soupapes d'étranglement prévues dans la bague intermédiaire de la chambre de pompage et dans le piston porteur et s'ouvrant d'un seul côté sont constituées par des ca- 15 naux de passage de liquide fermés par ces plaquettes à ressort formant clapet. 5.- Jambe selon les revendications 1 à 4, remarquable en ce que l'enceinte annulaire située entre le cylindre de travail et la tige de piston au-dessus du piston de pompage est 20 partiellement remplie de liquide de travail et que cette enceinte est reliée à la chambre-réservoir, outre par_ la lumière -de retour, par l'intermédiaire d'un autre orifice d'étranglement ménagé à proximité de 1'ouverture de passage de la tige de piston. 6.- Jambe selon les revendications 1 à 5, remarquable 25 en ce que le cylindre de travail est entouré à distance par un cylindre extérieur qui inclut à sa partie supérieure une chambre-réservoir remplie partiellement de liquide de travail et d'un coussin de gaz comprimé et, à sa partie inférieure, la chambre à gaz comprimé ainsi qu'une chambre à liquide sous pression qui est 30 séparée de la chambre à gaz par lin diaphragme tubulaire et communique en permanence avec la chambre haute pression du cylincre de travail. 9 pages