Brevet FR2039150A1 — publié le 19710115

*• 2039150 La présente invention se rapporte aux dispositifs à fluide formant ressorts, par exemple à des dispositifs pneumatiques, que l'on utilise dans les suspensions à fluide et elle concerne plus particulièrement des dispositifs à fluide du type dans lequel un 5 piston se déplace dans un élément souple et élastique formant ressort de manière à provoquer la compression et la détente du fluide emprisonné. Tout particulièrement, l'invention s'applique à des moyens étudiés pour empêcher l'accumulation de débris abrasifs nuisibles sur la surface du piston, débris qui risquent d'endommager 10 l'élément élastique souple pendant le fonctionnement de ce dispositif. On utilise normalement des dispositifs pneumatiques pour l'amortissement, le support d'une charge et l'isolement des vibrations dans des suspensions pour véhicules ainsi que dans d'autres appli-15 cations industrielles et militaires. Dans un dispositif classique à fluide sous pression, un élément élastique souple présentant un corps creux en une matière élastomère renforcée par un tissu, par exemple en un caoutchouc ou son équivalent, sst disposé entre des organes de maintien et est fixé à ces derniers de manière à définir 20 une chambre étanche au fluide capable de supporter taxe eharg®. Le plus fréquemment, un talon essentiellement inextensible et contenant une tringle ou bague circonférentielle de retenue est formé à chacune des extrémités périphériques dudit élément de manière à établir un joint de compression sur les organes de retenue. 3L®a »r-25 ganes de retenue pensent se deplacor 1 ' mi par rapport à l'autre, qui permet de chstsager la forme de 1" élément élastique lors d'un tsî mouvement, ce changement se traduisant par une modification de la pression du fluide au sein de la clhaiaferGq C©fc$© compression ©t dé=> tente de la colonne de fluide eontsaiï dams la chaabre se produisent 30 au cours de ce que l'on app®U@ 1© 03^0X6 de flécîiisseiaeat de l*élé= ment élastique, cycle qui comprend des cmirses d® compression et d'extension ou rebond. Dans un dispositif du type dit à piston9 au moins l'un des organes de retenue est un piston à peu près cylindrique, habituelle-35 ment en métal, que l'on utilise pour provoquer la compression et la détente du fluide contenu dans l'élément élastique lors du fonctionnement d'un dispositif de ce genre, quand le piston se déplace dans l'élément élastique, ce piston et l'organe de retenue fixé à l'autre extrémité de l'élément élastique se déplaçant l'un par rapport kO à l'autre et un mouvement de roulement est ainsi créé dans les bouBAD ORIGINAL 1 70 12382 2. 2039150 cles toroîdales qui constituent certaines parties de la paroi de l'élément élastique, de sorte que la position de l'élément élastique change et modifie, par voie de conséquence, la pression du fluide contenu dans la chambre. Une excellente description détaillée de 5 la construction, du fonctionnement et de la production d'un ressort pneumatique à lobes de roulement qui est l'un des dispositifs à piston du type le plus couramment utilisé, est donnée dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N® 3.0^3.582. Les spécialistes savent qu'un problème particulièrement sê-10 rieux auquel on se heurte pendant le fonctionnement d'un dispositif à piston, par exemple dans une suspension de véhicule, est celui l'emprisonnement des débris tels que la poussière de la route9 le goudron, l'huile et les autres corps étrangers qui migrent le lon^ de la surface externe du piston pendant le fonctionnement du dispo-15 sitif à fluide et viennent se loger entre la surface externe de la. paroi de l'élément élastique et la surface extérieure du piston. Ds plus, ce problème est encore aggravé quand de® matières étrangères se dispersent dans le goudron et l'huile, car ce dernier joue le rôle d'un liant et provoque le collage des débris à la surface du 20 piston, ces débris collés subissant ultérieurement un durcissement. Pendant le mouvement ultérieur de l'élément élastique souple formant ressort, l'accumulation de ces débris provoque finalement taie abrasion des parois de l'élément élastique et sa rupture prématuré®. La présente invention permet d'éliminer ou de réduire notable-25 Fient ee problème et pour cela elle envisage 1'utilisation d'un élément de protection en une matière élastique souple que l'on super»» pose, avec tin ajustage serré, sur au moins une partie de la imrfae© extérieure du piston. Cet élément de protection est retenu sur le piston de manière que, lorsque le piston se déplace à l'intérieur 30 de l'élément élastique, il provoque un mouvement de roulement dans selui-ci, le déplacement résultant de l'élément élastique sur l'élément de protection occasionne un léger fléchissement de cet élément de protection qui a pour effet d'écarter et/ou d'écailler les débris abrasifs nuisibles de la surface du piston, pour ainsi éli-35 miner toute accumulation, notable de tels débris. L'élément de protection forme également une barrière qui empêche la migration des débris le long de la surface extérieure du piston pendant le fonctionnement du dispositif. De préférence, l'élément de protection couvre à peu près toute ko la surface périphérique extérieure du piston, pour ainsi empêcher BAD ORIGINAL 70 12382 3 2039150 aussi efficacement que possible l'accumulation e$ la migration des matières étrangères. Toutefois, l'élément de protection peut ne recouvrir que la surface périphérique de la partie terminale du piston, c'est-à-dire de la partie qui coulisse à l'intérieur de l'élé-5 ment élastique, ou bien encore être positionné de telle manière qu'il ne recouvre que la surface périphérique extérieure de la partie centrale du piston. Comme on le verra, l'élément de protection selon l'invention peut avoir des dimensions, des formes et des constructions variées, 10 peut être fabriqué en des matériaux très variés et peut être utilisé dans des dispositifs pneumatiques variés. En conséquence, les principaux buts de la présente invention sont : - de prolonger la vie en service d'un élément élastique dans 15 un dispositif à fluide sous pression, par une réduction notable de l'accumulation des débris abrasifs sur la surface périphérique extérieure du piston dans le dispositif à fluide; - de réaliser, dans une suspension de véhicule, un dispositif pneumatique comportant un élément de protection devant s'ajuster au 20 moins sur une partie de la surface périphérique extérieure du piston dù dispositif et être retenu sur ce piston de manière que lorsque le piston effectue une course dans l'élément souple élastique, le mouvement résultant de l'élément élastique sur l'élément de protection provoque une légère flexion de l'élément de protection qui 25 écarte et/ou écaille les débris abrasifs nuisibles de la surface du piston, en empêchant la migration de tels débris le long de sa surface extérieure. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va en être faite ci-après en regard des 30 dessins annexés sur lesquels : - la Fig. 1 est une vue en perspective de l'élément de protection selon l'invention; - la Fig. 2 est une vue en coupe partielle d'une modification de l'élément de la Fig. 1, à plus grande échelle que cette figure; 35 - la Fig. 3 est une vue en élévation en partie en coupe d'un dispositif à fluide formant ressort, utilisant l'élément de protection représenté à la Fig. 1 ; - la Fig. h est une vue en coupe partielle à plus grande échelle que la Fig. 3 montrant plus clairement le mode de réalisation de ko l'invention représenté sur la Fig. 3; 70 12382 2039150 - la Fig. 5 est une -rue d'une modification de l'invention représentée sur la Fig. 3, montrant un autre type d'ensemble de ressort auquel l'invention peut convenir; - la Fig. 6 est une vue d'une autre modification de l'inven-5 tion représentée sur la Fig. 3, montrant un autre type d'ensemble de ressort auquel l'invention peut convenir; - la Fig. 7„est une vue d'une autre variante de l'invention représentée sur la Fig. 3» montrant une construction différente de l'élément de protection. 10 Sur la Fig. 1 , on a représenté un mode de réalisation d'un élément protecteur 1 avant son montage dans une suspension à fluide. Cet élément de protection 1 présente la forme générale d'une cuvette et, de préférence, il épouse le contour du piston qu'il doit recouvrir, cet élément comportant à une extrémité une lèvre 2 péri-15 plier±que de maintien, qui constitue le moyen de retenue du piston. On donne â l'élément 1 la forme désirée par façonnage d'une matière éi&stique souple$ opération qui peut se faire par diverses techni- ' que s îjâeîi sommes t pas* exemple par pulvérisationt iamersion, coulée sentrifuge, moulage par injection, moulage par compression et, 20 éventuellement, par formage sous vide. De nombreux polymères façon-nables ou déformables conviennent dans ce but comme on le verra par la suite. L'élément protecteur selon l'invention peut également contenir un tissu textile de renforcement. Ceci est représenté sur la Fig. 2 25 et, ' dans ce cas, 1 * élément 3 contient tin renforcement 4 qui peut être un tissu câblé ou un tissu à armure carrée appliqué sur un tissu tricoté en biais, ou même encore des brins courts d'une matière filamentaire dispersés dans la matière souple de l'élément. Les Fig. 3 et h représentent une application typique de l'élé-30 ment de protection 1 dans un dispositif à fluide sous pression, qui est par exemple un ensemble 5 du type combiné à soufflet et piston, que l'on peut notamment utiliser dans une suspension de véhicule. Le dispositif 5 est représenté sous charge dans sa position normale. Comme représenté, le dispositif 5 comprend un élément élastique 35 souple 6 formant ressort ayant un corps creux en une matière élas-tomère renforcée par un tissu, la matière élastomère étant par exemple un caoutchouc ou un matériau équivalent. La partie supérieure de l'élément élastique 6 est sous forme d'un lobe, 7 formant soufflet d'une forme sensiblement toroïdale, alors que la partie infé— 40 rieure de cet élément 6 est sous forme d'un manchon tubulaire à 70 12382 5 2039150 lobes de roulement ou d'une boucle toroïdale 8. L'élément élastique 6 est mis en place dans le dispositif de la façon usuelle et pour cela on fixe l'une de ces extrémités périphériques à un ensemble 9 de piston métallique relativement rigide qui joue le rôle d'un or-5 gane inférieur de retenue et qui comprend un piston 10 en forme de cloche modifiée sensiblement cylindrique, alors que l'autre extrémité périphérique est raccordée à un organe supérieur de retenue 11 espacé de l'ensemble 9 de piston. L'élément élastique comprend des talons 12 à chaque extrémité périphérique et ces talons, en coopé— 10 ration avec les éléments usuels de serrage de l'ensemble 9 de piston, établissant un joint de compression sur les éléments de retenue 9 «t 11, de sorte qu'une chambre de maintien de pression se trouve définie. L'ensemble 9 de piston est assujetti à une plaque terminale inférieure 13 qui peut être par exemple une garniture d'-15 essieu d'un véhicule. De même, l'élément de retenue supérieur 11 est fixé à une plaque terminale supérieure 1k qui peut être par exemple la caisse du véhicule. Une bague métallique de retenue 15, que l'on appelle parfois bracelet, maintient la partie centrale d® l'élément élastique 6 en position pendant le fonctionnement du dis-20 positif 5- Quand le piston 10 effectue une course dans l'élément 6 élastique, l'ensemble 9 de piston et l'élément supérieur de retenue 11B se déplacent l'un par rapport à l'autre et modifient la forme de 10-élément élastique 6 en créant un mouvement de roulement dans la 25 boucle toroïdale 8 ou, dans ce que l'on appellela parti© lobé© d© roulement de la paroi de l'élément élastique 6, dans une directièE. de mouvement qui est indiquée en traits mixtes. La colonne d'air oîs autre fluide contenue dans la chambre de l'élément élastique 6 est comprimée et soumise à la détente par la coursa alternative dm pis» 30 ton 10 et cette colonne peut ainsi supporter une charge, pas' exemple la caisse du véhicule. L'élément de protection 1 se superpose, avec ajustage étroits sur au moins la surface périphérique extérieure du piston 10 qui se déplace dans l'élément élastique 6 pendant le fonctionnement du 35 dispositif 5» L'élément de protection 1 est retenu sur le piston 10, par exemple par une fixation solide entre le talon 12 de l'élément 6 et le piston 10, fixation qui est réalisée à l'aide de la lèvre périphérique de maintien 2. Cet agencement est clairement représenté sur la Fig. 4. ko Etant donné que l'élément de protection 1 n'adhère pas entièBAD ORIGINAL * 70 12382 6 2039150 rement à la surface périphérique extérieure du piston 10, il est libre de bouger ou de fléchir pendant le fonctionnement du disposi-» tif 5» En conséquence, quand le piston 10 effectue une course de compression dans l'élément 6 élastique, un mouvement de roulement 5 se développe dans la boucle toroïdale 8 de l'élément 6, et le déplacement résultant de cet élément 6 sur l'élément de protection ; se traduit par un léger fléchissement de l'élément protecteur 1s ea qui est indiqué par les traits mixtes sur la Fig» 4. Ce flécfeiss*••= ment a pour effet d'écarter et/ou d'écailler les débris abrasifs 10 nuisibles 16 de la surface du piston 10 pour empêcher ainsi Ts-jae îî-cumulation importante de tels débris 16. En outre} l'élément de protection 1 crée une barrière qui empêche la migration de ces débris 16 le long de la surface externe du piston 10 pendant le fonctionnement du dispositif à fluide sous pression. 15 Bien entendu, l'élément de protection selon l'invention peut servir dans des dispositifs divers du type à fluide sous pression at peut coopérer avec des pistons de toutes dimensions et formes, à la condition de façonner cet élément selon le profil du piston que l'on désire utiliser. Par exemple, comme on peut le voir sur la 20 Fig. 5, l'élément de protection 17 peut servir dans un ensemble 18 représentatif de ressort pneumatique à lobes de roulement, pour couvrir un piston 19 à. parois droites. L'ensemble 18 de ressort est représenté dans sa position normale au cours du fonctionnement dt* dispositif. Dans cet agencement, l'élément 20 souple élastique est 25 sous forme d'un manchon à peu près cylindrique. Le fonctionnement d'un dispositif de ce genre êst fondamentalement le même que celui 'lu dispositif pneumatique précédemment décrit à soufflet et à lobes de roulement (c'est-à-dire du dispositif qui a été décrit à propos des Fig. 3 et 4). L'élément de protection peut également être uti» 30 Usé dans un dispositif du type représenté sur la Fig. 6, dans lequel les éléments espacés de retenue sont des pistons profilés en oloch® 21 , 22 qui agissent aux extrémités opposées de l'élément souple 23 élastique» alors que l'élément de protection 24 peut être enfilé sur l'un des pistons 21 ou 22, ou sua? les deux. Ce disposi-35 tif est également représenté dans sa position normale, c'est-à-dire sous compression. Pour assurer le fléchissement nécessaire de l'élément protecteur lorsqu'il vient en contact avec l'élément souple élastique, il est indispensable de régler l'épaisseur de l'élément protecteur pendant sa fabrication. La Demanderesse a trouvé qu'on 40 obtient les meilleurs résultats avec une épaisseur comprise entre BAD ORIGINAL 70 12382 7. 2039150 environ 0,76 et 9»5 mm, avec une préférence particulière pour l'intervalle d'environ 1,52 et 6,35 nun lorsque l'élément de protection est retenu de la façon indiquée sur les Fig. 3 st 4o Outre le moyen de retenue décrit, l'élément peut également être collé sur le des-5 sus ou le dessous du piston. Quand l'épaisseur de l'élément est supérieure à environ 2,2 mm, cet élément peut être retenu sur la surface extérieure du piston en adhérant complètement à celui-ci et comme le connaissent bien les spécialistes. XI en est ainsi du fait que l'élément plus épais peut fléchir d'une façon suffisante même 10 s'il est lié à la surface du piston. De préférence, l'élément de protection est sous forme d'm gobelet ou d'une gaine qui recouvre pratiquement toute la surface périphérique extérieure du piston, comme on le voit sur les Fig. 3 à 6. Avec un tel montage, la poussière de la route et les autres par-15 ticules étrangères sont"an grande mesure empêchées de migrer le long «â'e la swfae» du pistez» à l'emplacement le plms éloigné de. 19élément élaeëipe, se çesi. yécMit- le® sîaqees d'^aa. ©EspF±s©sm©iae&fc ral'feéx'à.enr et d'Asie aceiïE&iiatiGsa de ees corps étrangers, de matrare à ©ïadOEsma-ger la paroi de 1!élément élastique. Cependant, 1s élément de pro-20 tection est également efficace pour empêcher ou réduire notablement l'accumulation nuisible des débris abrasifs, même quand il est placé en d'autres points de la surface extérieure du piston. Par exemple, l'élément de protection peut ne recouvrir qu'une partie terminale du piston, à savoir la partie qui coulisse dans l'élément 25 élastique pendant le fonctionnement du dispositif à fluide sous pression. Sur la Fig. 7» an a représenté un® variante de réalisation, de l'invention et dans ce cas l'élément de protection 25 est sous forme d'une bande d'une matière élastique souple qui ne recouvre que 30 la partie centrale 26 de la surface périphérique externe du piston 27» Dans un tel agencement, l'élément de protection 25 peut être retenu sur' le piston 27 par liaison^ à la condition que est élément 25 soit d'une épaisseur suffisante comme on l'a expliqué plus haut, ou il peut être retenu en place d'une autre façon convenable, par 35 exemple à l'aide d'attaches formées sur la surface de l'élément de protection pendant sa fabrication ou à l'aide d'un agencement spécial du piston adapté pour recevoir l'élément de protection. On peut fabriquer les éléments de protection selon l'invention à partir de divers polymères bien connus tels que le caoutchouc na-kO turel, un caoutchouc synthétique ou le chlorure de polyvinyle. On 70 12382 8. 2039150 préfère que la matière polymère possède une résistance élevée à l'abrasion et au déchirement et aussi que son module soit relativement bas, de sorte que le mouvement normal de l'élément élastique souple provoque un déplacement de l'élément de protection par rap-5 port au piston. Par exemple, pour expliciter cet aspect de l'invention, on a déterminé que lorsqu'on exerce une force d'environ 2,3 à 27,2 kg sur une section de 2,54 cm de l'élément de protection, le déplacement normal qui en résulte doit avoir une valeur d'environ 10 à 20 $>, On obtient les résultats les plus satisfaisants lors-10 qu'une force d'environ 4,5 à. 18 kg est nécessaire pour réaliser le pour cent de déplacement voulu. Pour l'application envisagée, les élastomères de polyuréthane et le chlorure de polyvinyle conviennent particulièrement bien. 70 12382 9. 2039150 - REVENDICATIONS. - 1 - Dispositif à fluide sous pression, du type qui comprend un élément élastique souple, creux, formant ressort, dont l'une des parties terminales périphériques est fixée à un piston tandis que 5 l'autre partie terminale est fixée à un organe de retenue de manière à définir une chambre étanche au fluide capable de supporter une charge, le piston et l'organe de retenue, séparés l'un de l'autre, étant mobiles l'un par rapport à l'autre de manière à provoquer un changement de profil de l'élément élastique et de la pression du 10 fluide dans ladite chambre et le piston coulissant dans ledit élément élastique de manière à provoquer un mouvement de roulement dans celui-ci, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un élément protecteur en un matériau élastique et souple qui est superposé et s'ajuste étroitement sur une partie au moins de la sur— 15 face périphérique externe du piston, cette partie étant à peu près cylindrique et relativement rigide, et est retenu sur ce piston de manière telle que, lorsque ce dernier se déplace dans Ieélément élastique pour provoquer ledit mouvement de roulement, le mouvement résultant de l'élément élastique sur l'élément de protection pravo-20 que un léger fléchissement de cet élément de protection de natuf* è. écarter de la surface du piston et/ou à écailler les débris abrasifs nuisibles et éliminer ainsi toute accumulation notable de ces débris et provoquer également l'établissement d'une barrière p©'tu? empêcher la migration de ces débris le long de la surface esteras 25 du piston pendant le fonctionnement du dispositif. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé su c© que l'élément protecteur recouvre au moins la surface périphérique externe de la partie terminale du piston, partie sjui coalisas dans l'élément formant ressort pendant le fanet ioïmosîem t ota dispositif 30 à fluide sous pression. 3 - Dispositif suivant la revendication 1s caractérisé en c® que 1'élément protecteur recouvre as. soins la parti© e©atrale do as surface périphérique extérieure du piston. 4 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce 35 que l'élément protecteur recouvre à peu près torate la surface périphérique extérieure du piston. 5 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de l'élément protecteur est comprise entre environ 0,76 et 9,5 naa. 40 6 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce BAo ORIGINAL 70 12382 10. 2039150 que l'épaisseur de l'élément protecteur est comprise entre enviroa 1,52 et 6,35 7 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément protecteur est retenu sur la surface périphérique ex» 5 terne de la partie terminale du piston qui coulisse dans l'élément formant ressort au cours du fonctionnement du dispositif à fluide sous pression. 8 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en c# que l'épaisseur de l'élément protecteur est supérieure à 2,28 mm «!; 10 en ce qu'il adhère à la surface périphérique externe du piston. 9 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé ©n e« que l'élément protecteur contient un tissu textile d© renforcement., 10 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé ©n ca que la matière élastique souple est un polymère ayant un module re™ 15 lativement faible et choisi parmi le eaoutchouc naturel, les caoutchoucs synthétiques et le chlorure de polyvinyl®. 11 - Dispositif suivant la revendication 1f caractérisé en ce que la matière élastique souple de l'élément protecteur est un pc lymère choisi parmi les élastomères de polyuréthane et le chlorur# 20 de polyvinyle. 12 - Dispositif à fluide sous pression comprenant un élément souple, creux, élastique formant ressort; deux organes espacés de retenue dont chacun est fixé à une partie périphérique terminal© de l'élément formant ressort de manière à définir une chambre étex-25 she *.u fluide et capable de supporter une charge, iesdiis org 70 12382 2039150 débris abrasifs nuisibles et éliminer ainsi toute accumulation notable de ces débris et provoquer également 1'établissément d'une barrière pour empêcher la migration de ces débris le long de la surface externe du piston pendant le fonctionnement du dispositif. 5 13 - Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que chaque organe de retenue comprend un piston à peu près cylindrique et relativement rigide et un seul élément protecteur est fixé sur chacun desdits pistons. 14 - Elément protecteur destiné au dispositif suivant l'une 10 quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste en une pièce en un matériau élastique et souple ayant une forme générale de cloche pourvue d'une lèvre périphérique d'extrémité, l'épaisseur de sa partie courante étant comprise entre 0,76 et 9,5 mm.