Brevet FR2046981A1 — publié le 19710312

La présente invention concerne un ressort à air ou pneumatique comportant une enveloppe flexible en caoutchouc ou en un matériau similaire au caoutchouc renforcé par des câbles et approprié en particulier pour les suspensions de véhicules auto-5 mobiles. L'invention a'pour objet un ressort pneumatique simple, facile à fabriquer et d'une durée de service accrue. L'invention a également pour but de permettre une interchangeabilité du ressort pneumatique avec des ressorts du type a soufflet et l'uti-10 lisation d'au moins une partie d'éléments identiques en vue d'améliorer la fabrication en série et de réduire le prix de revient. - Dans des ressorts pneumatiques de type connu comportant une enveloppe flexible en caoutchouc ou en un matériau similai-15 re renforcé avec des câbles d'une manière généralement connue, les talons sont fixés et scellés par air comprimé à l'intérieur des ressorts pneumatiques à l'aide desquels ils sont appliqués contre un siège incliné prévu sur la partie supérieure d'un piston ou d'une plaque formant support. Dans un autre mode de 20 réalisation qui est également.couramment utilisé dans des ressorts pneumatiques du type à diaphragme» le bord inférieur de 1!enveloppe ou du diaphragme est recourbé sur la partie supérieure arrondie d'un piston du type creux et est fixé par une plaque étroitement maintenue par des ressorts, ou bien il est 25 directement vulcanisé sur les talons ou les bords renforcésj ceci permet d'obturer la partie inférieure du ressort penumati-que. Dans un autre mode de réalisation connu, les talons sont engagés sous le piston de manière à s'appliquer contre un prolongement conique d'une partie emboutie en forme de pot qui est 33 introduite dans le piston du ressort pneumatique. . Bien que, dans tous ces cas, les talons de l'enveloppe ou du diaphragme aient des profils simples, leur fabrication doit être précise et est coûteuse. Ils nécessitent tous que le moule dans lequel les enveloppes ou diaphragmes sont vulcanisés 35 soit muni intérieurement d'un noyau chauffant afin de mouler les talons ou au moins d'autres parties auxiliaires. En outre, dans tous les ressorts pneumatiques connus du type à enveloppes ou à diaphragmes, l'enveloppe ou diaphragme du ressort pneumatique est déformé en cours de suspension déjà à proximité 40 étroite des talons et, puisque la paroi de l'enveloppé ou du 2046981 70 22820 2046981 2 diaphragme au voisinage étroit des talons est, dans ces conditions, toujours d'une épaisseur irrégulière, soit du fait qu'elle rejoint de façon progressive ou brutale les talons renforcés, soit, dans certains cas, dù fait de l'accumulation de 5 caoutchouc provenant des talons en cours de moulage et de vulcanisation de l'enveloppe ou du diaphragme dans un môule, on rencontre les effets engendrés par une variation brutale dé profil et de section droite et la durée de service de l'enveloppe ou du diaphragme est réduite en conséquence'. Si les diamètres des 10 deux talons de l'enveloppe et du diaphragme sont sensiblement différents, lé profil des talons doit varier excessivement en cours de fabrication de l'enveloppe où du diaphragme, c'est-à-dire qu'il doit être élargi ou rétréci. La répartition des ombles de renforcement de l'enveloppe ou du diaphragmé devient 15 alors irrégulière, les effets résultant de modifications brutales de profil et de section droite sont augmentés et la durée dé service est réduite. On sait également que les cavités d'un piston peuvent êjbre utilisées pour augmenter le volume d'air d'un ressort pneu 20 matique* Cependant lorsque ces pistons creux sont fabriqués par mçulage, ils sont légèrement poreux et il se pose des difficultés en ce qui concerne les fuites. Il en résulte des pertes considérables de production par un nombre excessif de rebuts et les frais sont également augmentés par la nécessité d'un régla— 25 ge rigoureux et long. De nombreux véhicules utilisent à 1 » heure actuelle des ressorts pneumatiques dù type à soufflet dans leurs suspensions Dans de téls ressorts pneumatiques,' il est classique de relier et de fixer les talons aux "deux extrémités du soufflet, la sur— 30 face dë fixation étant bloquée à l'aide de bagues de sécurité qui sont munies d'évidement ou de rainures de façon à pouvoir les bloquer à l'aide de vis. Bien que de tels ressorts pneumatiques du type a soufflet aient une durée de service'suffisamment longue, ils sont également considérablement rigides. En 35 conséquence, ils ne permettent pas d'obtenir une suspension confortable t. Lorsqu'on désire améliorer ïa qualité de la suspension dé véhicules et remplacer les ressorts pneumatiques du type à soufflet par des ressorts pneumatiques du type à enveloppe, il est nécessaire de modifier le système de fixation 40 des ressorts pneumatiques, ce qui constitue une opération 70 22820 2046981 3 coûteuse. En même temps, il est également souhaitable que les systèmes de.fixation soient identiques et au moins certaines . des parties des deux types de ressorts pneumatiques interchangeables doivent être communes pour augmenter la production en 5 serie et pour réduire les frais» Lorsqu'on utilise vin des types connus de ressorts pneumatiques, il est nécessaire d'employer une butée réalisée sous forme d'une barre en caoutchouc qui limite la compression du ressort pneumatique et qui empêche la détérioration du système 10 de suspension des roues. La butée est souvent placée à l'intérieur du ressort pneumatique et est alors "montée soit sur la surface de fixation supérieure, SQit sur la plaque portante supérieure, soit s lit la partie supérieure du ressort pneumatique et, pendant le travail de la suspension, elle s'appuie sur 15 la surface avant du piston ou bien sur la cloison opposée du support, ou bien la butée est prévue inversement sur le piston ou bien sur la barrette reliée à ce dernier et s'appuie également sur la partie opposée. Mais tour ces agencements nécessitent des éléments additionnels qui augmentent les frais de 20 fabrication. On.a déjà proposé de prévoir une nervure en caoutchouc sur le talon ou sur là.paroi de l'enveloppe ou du diaphragme, à l'endroit qui, pendant le travail de la suspension, peut entrer en contact avec une partie opposée. Cette nervure fonctionne comme une butée élastique mais elle produit et aug-25 ménte également l'effet d'une variation brutale de profil et de sèction droite, elle réduit la durée de service de l'enveloppe où du diaphragme et complique le moule de fabrication. Le ressort pneumatique suivant l'invention est muni d'une enveloppe flexible de caoutchouc" ou d'un matériau similaire au 30 caoutchouc renforcé par des câbles et comportant des talons reliés au moins d'un côté à un piston alors que, de l'autre côté, l'a liaison peut être assurée avec le piston, soit avec la surface de fixation. L'amélioration obtenue suivant l'invention consiste en ce que l'enveloppe du ressort pneumatique a une 35 forme cylindrique ou. similaire, par exemple légèrement ovale ou conique, la partie reliée au piston.présentant un diamètre plus petit que la partie libre et étant engagée dans le piston creux contre la paroi intérieure duquel elle s'appuie. Les talons qui sont recourbés vers l'extérieur comportent aux deux extré-40 mités de l'enveloppe le même diamètre et sont fixés, et'scellés 70 22820 2046981 4 par la pression de la bague de sécurité pourvue d'une rainure ou évidement dans lequel ils sont engagés. Suivant un mode préféré de réalisation du ressort pneumatique suivant l'invention, lé talon supérieur de l'enveloppe est fixé par line bague de sé-.5 curité tandis que le talon inférieur est fixé sur une bague de sécurité constituée à là base d'un piston creux. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le diamètre extérieur du piston est réduit dans une direction allant de haut en bas et, à partir d'une certaine hauteur, le diamètre augmente à nouveau 10 au-delà de la circonférence définie par le diamètre de la partie supérieure de piston. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le piston creux comprend au moins un corps cylindrique fixé sur la bague de sécurité. 15 Suivant une autre caractéristique du ressort pneumatique suivant l'invention, la partie cylindrique du piston creux est formée de caoutchouc ou d'un matériau similaire à du caoutchouc et; est reliée à la bague de sécurité, par exemple par vulcanisation. 20 Suivant une autre caractéristique de l'invention, la par tie supérieure du piston creux forme avec la paroi de l'enveloppe recourbée par dessus une butée élastique pour la paroi intérieure de l'enveloppe à l'endroit de sa zone d'engagement dans la bague de sécurité supérieure. 25. , La fabrication de l'enveloppe du ressort pneumatique suivant l'invention est simple et n'a pas besoin d'être précise. Lp caoutchouc et les câbles de fabrication de l'enveloppe peuvent être disposés sur un mandrin cylindrique ou noyau et/m8ule simple est suffisant pour assurer le profilage final et la vul-30 canisation de l'enveloppe de manière que les talons soient recourbés vers l'extérieur, ce moule ne nécessitant pas de noyau chauffant et aucune pièce interne puisque le profilage final de l'enveloppe peut être effectué d'une manière similaire à celle de soufflets de ressort pneumatique à l'aide d'une surpression • 35 exercée par un gaz inerte introduit dans le moule. Ceci permet dlobtenir une paroi d'enveloppe très homogène, très compacte et d'une densité uniforme. Tant que les diamètres des deux talons sont identiques, ou tout au moins pas très différents l'un de 1!autre, la forme de l'ébauche de fabrication d'enveloppe n'a 40 pas besoin d'être excessivement modifiée manuellement, ce qui 70 22820 2046981 5 assure également une répartition uniforme des câbles dans la paroi en caoutchouc de l'enveloppe. En plus de l'uniformité d'épaisseur de la paroi.et de l'uniformité de répartition des câbles, on obtient également une augmentation de la durée de 5 service de l'enveloppe du fait que la paroi de l'enveloppe n'est pratiquement pas déformée à proximité étroite des talons en cours de travail de la suspension de sorte que l'effet d'une modification brutale de profil et de section droite n'entre pas en ligne de compte» 10 • Par comparaison avec des ressorts pneumatiques connus du type à enveloppes, le ressort pneumatique suivant l'invention se compose d'un nombre relativement réduit d'éléments qui sont faciles à fabriquer. Du fait qu'une partie de 1'enveloppe est engagée dans un piston creux dont la base est formée,par une 35 bague de sécurité pourvue d'un évidement ou rainure destiné à recevoir le talon inférieur, le volume d'air du ressort pneumatique est augmenté et on ne rencontre aucun inconvénient imputable à un défaut éventuel d'étanchéité des pistons, bien qu'ils soient fabriqués en métal coulé et présentant un certain degré 3D de porosité, du fait que l'étanchéité est assurée dans ce cas par la partie d'enveloppe placée dans le piston creux. En outre le volume d'air du ressort pneumatique suivant l'invention peut être modifié si nécessaire, par exemple en donnant un profil approprié aux parties centrales des surfaces de fixation. 25 Le ressort pneumatique suivant l'invention peut être aisément- agencé de façon qu'au moins les dimensions fondamenta-. les de fixation des talons des enveloppes et des bagues de sécurité soient les mêmes que dans des ressorts pneumatiques analogues du type à soufflet. Ainsi* il est possible d'obtenir 3D une interchangeabilité des deux types de ressorts pneumatiques et de réaliser une économie sur le prix de l'aménagement nécessaire des'systèmes de fixation. Une amélioration de l'interchangeabilité des deux types de ressorts pneumatiques, une amélioration de la production série et une réduction additionnelle 35 du prix de revient peuvent être obtenues si certains des éléments des deux types de ressorts interchangeables sont identiques. Par exemple la bague de sécurité reliant le talon supérieur de l'enveloppe du ressort pneumatique avec une surface de fixation peut être la même que la bague de sécurité du talon 40 du soufflet du ressort pneumatique analogue et cette bague de 70 22820 2046981 6 sécurité peut également être celle qui forme la base du piston creux du ressort pneumatique du type à enveloppe puisqu'il est possible d'agencer la partie restante du piston au moins sous forme d'un corps cylindrique fixé sur la bague de sécurité. Un 5 piston creux agencé de cette manière est également avantageux du point de vue de la fabrication, en particulier dans le cas où le diamètre extérieur du piston diminue vers le bas et lorsqu'il s'élargit à nouveau à partir d'une certaine hauteur jusqu' . à une valeur dépassant le diamètre de la. circonférence corres-10 pondant à la partie supérieure.du piston. Cela est dû au fait qu'il est plus, facile de fabriquer des moules en sable pour les différentes parties et également d'éjecter les pièces coulées des moules. Si la partie cylindrique du piston ou au moins de sa zone supérieure est formée de caoutchouc, il n'est pas néces-15 saire de prévoir une butée séparée en caoutchouc ainsi que les éléments de fixation correspondants, ce qui contribue à réduire encore le prix de fabrication de ressorts pneumatiques et par conséquent également du véhicule® D'autres avantages et caractéristiques de l'invention 2C seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels ï Fig. 1 est une coupe verticale d'un ressort pneumatique comportant un piston dont la base forme une bague de sécurité 25 comportant un pli destiné à recevoir le talon inférieur de 1'enveloppe, ce ressort pneumatique pouvant remplacer dans une suspension un .ressort pneumatique analogue du type à soufflet; Fig„ 2 représente le même ressort pneumatique mais avec son piston fabriqué à partir de caoutchouc vulcanisé sur la 30 b^gue de sécurité d'une conception identique, placé en regard d'une autre bague de sécurité et Fig. 3 est une coupe, verticale d'une enveloppe ou ressorts pneumatiques fabriqués comme indiqué sur les Fig. 1 et 2. En référence à la Fig. 1, le ressort pneumatique repré-35 ' senté est muni d'une enveloppe 1 formée de caoutchouc ou d'un matériau similaire au caoutchouc et renforcée par des câbles. Cette enveloppe comporte à ses deux extrémités ouvertes des talons ou bourrelets 2 et 3. Les deux talons 2 et 3 comportent dans ce cas le même diamètre et sont recourbés vers l'extérieur, 40 Le talon supérieur 2 est engagé dans 1'évidement ou rainure 4 70 22820 2046981 7 d'une bague de sécurité 5 qui est appliquée à l'aide de ressorts 6 contre une surface de fixation, non représentée et de même conception que dans le cas de ressorts pneumatiques du typé à soufflet. Cette surface de fixation peut être par exemple 5 prévue sur une plaque formant supporc, sur la collerette d'un récipient en forme de pot qui est obturé par Un fond ou un autre élément porteur approprié prévu sur la superstructure du véhicule et associé à une source d'air comprimé alimentant le ressort pneumatique» L'enveloppe 1 du ressort pneumatique com— 10 porte une partie libre 7 située entre la bague de sécurité 5 du talon supérieur 2 et le piston creux 9 et une partie cylindrique 8 de petit diamètre, cette dernière étant engagée dans le pistou creux et s'appuyant contre sa paroi intériéure; le talon inférieur 3 est introduit dans la rainure 10 de la bague de sé-15 curité 15 formée par la base du piston creux 9. Le piston creux 9 est fixé à l'aide de vis 11, sur une surface de fixation, non représentée et dont la structure correspond à la surface de fixation d'un ressort pneumatique analogue du type à soufflet; il peut être fixé par .exemple sur une plaque portante solidaire 20 de la collerette de la partie, avant d'ion récipient en forme de pôt obturé par un fond ou bien sur tout autre élément porteur approprié prévu sur l'essieu du véhicule= Le piston 9 comporte une paroi interne plane tandis que la paroi externe qui part de .la partie supérieure arrondie 12 est incurvée de façon que le 25 diamètre extérieur du piston 9 diminue jusqu'à une certaine hauteur puis augmente à nouveau jusqu'à une circonférence de base qui est d'un diamètre'supérieur à la circonférence-supérieure 12. • Le ressort pneumatique représenté sur la Fig- 2 est agen-30 cé de manière similaire à celle décrite en référence à la Fig. 1 et on a utilisé les mêmes références numériques pour désigner des éléments identiques. En comparant ce ressort au mode de réalisation de la Fig. 1, on constate une différence qui consiste en ce que le piston 9 se compose de deux parties, à sa-35 voir line bague de sécurité 13 formée d'un métal et agencée de la même manière que la bague de sécurité opposée 5 en vue de fixer et de maintenir en position étanche le talon supérieur 2 de l'enveloppe 1, et, d'autre part, une partie cylindrique 14 qui est vulcanisée sûr la bague de sécurité inférieure 13„ La 40 partie cylindrique 14 du piston 9 est formée d'un caoutchouc 70 22820 8 2046981 d'une dureté lui permettant de résister à la pression de la partie étroite 8 de l'enveloppe engagée dans le piston creux 9, ce résultat étant obtenu par création d'une surpression d'air ou d'un autre gaz à l'intérieur du ressort pneumatique, 5 La Fig. 3 représente une enveloppe 1 en caoutcouc ou en un matériau similaire à du caoutchouc renforcé par des câbles, dliane manière connue. Cette enveloppe 1, d'une fabrication facile, est destinée à être utilisée dans des ressorts pneumatiques tels que ceux des Fig. 1 et 2. L'enveloppe 1 comporte une LO partie cylindrique libre 7 dont la longueur, d'une valeur réduite ou élevée, est toujours adaptée à la hauteur nécessaire et à" la capacité de suspension du ressort pneumatique et, si nécessaire, également à d'autres impératifs. L'enveloppe 1 comporte en outre une autre partie cylindrique 8 de diamètre plus petit 15 qui est agencée pour être engagée dans le piston creux 9 et dont la longueur correspond à la hauteur du dit piston 9. L'enveloppe 1 comporte à ses deux extrémités des talons 2 et 3 recourbés vers l'extérieur et de même diamètre. Les profils de cls talons 2 et 3 sont adaptés aux rainures 4 et lO des bagues 3D de sécurité 5, 15 ou 13 de manière à être emboîtés dans ces rainures» Les ressorts pneumatiques des Fig. 1 et 2 ont été représentés dans des positions correspondant à des conditions d'utilisation dans un véhicule lorsqu'ils sont chargés et lorsqu'ils 25 contiennent de l'air comprimé. Si la charge du ressort est augmentée, le piston 9 est graduellement poussé dans l'intervalle délimité par la partie cylindrique libre 7 de l'enveloppe 1, dont la paroi extérieure s'incurve de façon à entourer graduellement la partie supérieure 12 du piston 9 et également la pa— 33 roi extérieure de la partie cylindrique du piston 9 contre la- s quelle elle est agçLiquée par augmentation de la surpression d'air dans le ressort pneumatique. Dans le ressort pneumatique de la Fig. 2, il peut arriver que la partie supérieure 12 du piston 9 s immobilise, en mêiîie temps que la paroi de l'envelop— 35 - pe 1 qui est recourbée sur la paroi de l'enveloppe 1 rabattue sur la bague de sécurité supérieure 5 puisque, dans ce mode de réalisation, la partie cylindrique 14 du piston 9 est formée dé caoutchouc et agit comme une butée élastique. Dans le ressort pneumatique de la Fig. 1, il est nécessaire d'agencer de façon 40 particulière la butée élastique sur le véhicule ou bien de la arta. /nrt 70 22820 9 2046981 monter directement dans le ressort pneumatique par des moyens connus qui ont déjà été décrits succinctement plus haut. Au contraire, lorsque la charge du ressort pneumatique est réduite, le pist09 9 s'éloigne de l'anneau de sécurité supérieur 5 et sort de l'espace délimité par la partie cylindrique libre 7 de l'enveloppe 1. La paroi extérieure de l'enveloppe 1 estrecourbée sur la partie supérieure 12.et, dans une certaine mesure, également sur la paroi extérieure de la partie cylindrique du piston 9 contre laquelle elle est appliquée par la réduction graduelle de la surpression d'air dans le ressort pneumatique, cette paroi revenant dans la position initiale sui vant un processus inverse de celui correspondant à l'augmentation de la charge. Dans le cas des ressorts pneumatiques des Fig. 1 et 2, l'enveloppe 1 représèntée suc la Fig. 3 comporte une partie cylindrique 8 reliée au piston et la paroi intérieure du piston creux 9 est également de forme sensiblement-cylindrique, cette partie 8 de l'enveloppe 1 s'appuyant contre la dite paroi intérieure du piston creux. Il est évidemment possible de supprimer, par exemple.pour des raisons de production ou autres, la paroi intérieure du piston creux 9 dans la zone centrale de la partie 8 de l'enveloppe 1 à l'aide d'un épaulement ou d'un gradin, ou bien elle peut avoir une forme légèrement conique ou aytre. -XI est également possible de modifier le profil de la partie 8 de l'enveloppe 1 reliée au p.i ston en fonction de diffé rents impératifs. Bien que les exemples décrits plus haut de ressort pneumatiques suivant 1'invention concernent une suspension de véhicules, il est évident que les avantages de la solution proposée suivant l'invention peuvent être appliqués à chaque fois que des ressorts pneumatiques sont classiquement employés, par exemple pour assurer la suspension de socles de machines et dans d'autres cas similaires. 70 22820 10 2046981 REVSNDICA T I OMS lo- Ressort pneumatique comportant une enveloppe flexible formée de caoutchouc ou d'un matériau similaire à du caoutchouc renforcée par des câbles et munie de talons reliés au mbixis d'un côté à un piston alors que de l'autre côté la liaison peut être assurée soit avec le piston, soit avec une surface de fixation, ce ressort étant caractérisé en ce que l'enveloppe (1) du ressort pneumatique présente une forme cylindrique où- similaire, par exemple une partie (8) de forme légèrement ovale ou conique qui est reliée au piston (9) présentant un diamètre plus petit que celui de la partie libre (7) et qui ests engagée dans le piston creux (9), en étant appliquée contre sa paroi intérieure et en ce que les talons (2, 3) qui sont recourbés vers l'extérieur présentent aux deux extrémités de l'enveloppe (1) un diamètre identique ou à peu près identique ou bien sont fixés et scellés par la pression d'une bague de sécurité (5 ou 13, 15) munie d'un évidement ou rainure (4, 10) dans lequel sont engagés les talons (2, 3). 2.- Ressort pneumatique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le talon supérieur (2) de l'enveloppe (1) est fixé par une bague de sécurité (5) et en ce que le talon inférieur (3) est fixé par une bague de sécurité (15) formée par la base du piston creux (9)„ 3*- Ressort pneumatique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce.que le diamètre extérieur du piston (9) est réduit vers le bas à partir de sa partie supérieure (12) et en-ce qu'il réaugmente à partir d'une certaine hauteur jusqu'à atteindre un diamètre supérieur au diamètre maximal' de la partie supérieure (12) du piston (9)„ 4o- Ressort pneumatique suivant la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le piston creux (9) se compose d'au moins un corps cylindrique (14) fixé sur la bague de sécurité (13 ) » 5c- Ressort pneumatique suivant l'une quelconque des revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que la partie cylindrique (14) du piston creux (9) est formée de caoutchouc ou d'un matériau similaire à du caoutchouc et en ce qu'elle est reliée à la bague de sécurité (13), par exemple par vulcanisation» 6.- Ressort pneumatique suivant la revendication 5, 70 22820 2046981 a caractérisé en ce que la partie supérieure (12) du piston cretbc (9) forme avec la paroi de l'enveloppe (1) recourbée par dessus, une butée élastique pour la paroi intérieure de l'enveloppe (1) dans la zone dé la rainure de la bague de sécurité supérieure (5).