Brevet FR2252509A1 — publié le 19750620

La présente invention a pour objet un type de vérin, destiné à assister, dans l'encombrement réduit d1un amortisseur, tous ressorts de toutes formes, ou toutes natures, de tous moyens de locomotion, en leur assurant une suspension complète, voire à assurer par lui-même cette suspension. On sait qu'il existe de nombreux systèmes de suspensions à vérins, isolés ou conjugués, combinés avec amortisseurs variés et toutes sortes de ressorts, voire avec des organes auxiliaires, moto-pompes d'appoint, voire auto-pompes, mais que ces systèmes, proposés complets et le plus souvent du type hydro-pneumatiques, sont complexes ou encombrants, et généralement impropres à assurer la stabilité du véhicule. Les nouveaux vérins, qui sont à même d'entre substitués identiquement aux amortisseurs usuels, complètent ltamortissement que ceux-ci apportent à toute suspension, en y ajoutant : un niveau constant, voire reglable, intervenant dès avant la mise en route du véhicule, et parfaitement stable sur route, une possibilité d'accroissement de souplesse des ressorts assistés, une fiabilité totale enfin sans aucun risque de chutes accidentelles sur butées. Ces vérins comportent en principe une chambre d'expansion, incorporée co-axialement au vérin, mais distincte de toutes ses autres chambres, chambre mise en charge par transfert d'un fluide (gaz ou liquide) à haute pression issu d'une réserve, expansioncontraction axiale sous l'effet d'un ressort auxiliaire, en vue d'assurer un niveau constant du ressort de la suspension, cette organisation étant complétée par tout système de pompage et d'adduction du fluide sous pression, d'amortissement et de distribution. Un tel vérin peut être autonome et avantageusement constitué en pompe de mise en charge de la réserve, cette réserve étant coaxialement disposée sur l'extérieur de son corps, la bâche dans la tige creuse du piston, ce transfert de mise en charge, valablement prédéterminé, effectuant ltamortissement du système, tandis qu'une distribution entre ces organes est assurée par les parois de tige et de corps du vérin, convenablement agencée de part et d'autre de la position d'équilibre "00 désirée. La conjugaison de plusieurs vérins semblables sur de simples tubulures, respectivement à haute et à basse pression, ajoutent aux bénéfices connus des interconnexions, celui d'une assistance mutuelle de pompage, voire encore, s'ils sont associés sur ces tubulures en parallèle avec une pompe auxiliaire, le bénéfice d'une assistance supplémentaire de celle-ci, avec réserves et baches communes. À titre d'exemples indicatifs, mais non limitatifs, de cette invention, on a représenté ci-dessous en fig.l et en coupe par son axe, un schéma d'un tel vérin conforme, en fig.2, même coupe et à plus grande échelle, un vérin autonome, la 1/2 coupe gauche en position à vide et la 1/2 coupe droite en position à niveau, en fig.3 et mêmes coupes qu'en fig.2, une variante de celle-ci, supposée montée en conjugaison, en fig.4 et en coupe par son axe, une capsule unique, avec assistance auxiliaire. Bur les fig.l,2 et 3, le vérin, disposé entre châssis I et roue Il, a un piston 1, corps 2 et tige 3 sur ressort de suspension 4 hélicoïdal ou à lames. 1 et 2 constituent une pompe, avec chambre d'aval 15 et chambre d'amont 16, de part et d'autre de 1; une réserve 7, supposée à liquide, est concentrique extérieure à 2 et une bache à basse pression 8 insérée dans 3 ; la chambred'expansion 5, en bout inférieur de 2, sous ressort antagoniste hélicoïdal -6, est alimentée par 7, ou se vide dans 8, selon la position du distributeur 9. Lorsqu'il descend (fig.2), 1 , refoulant par 22 le liquide enclos dans 16, aspire en 15 le liquide hors de 8, à travers une valve 13, et, lorsque remonte 1, 13 se referme et le liquide.en- clos dans 15 est refoulé à travers des canaux 20 de 1, en soulevant une 2ème membrane 21, laquelle peut servir à la fois de fermeture de ces canaux et de joint entre 1 et 2, ce liquide remplit 16 et son excès sort par 22 et met en charge 7 à haute pression d'un gaz 7' sous membrane 7n. La chambre d'expansion 5, co-axiale du vérin à l'extrémité inférieure de 2, est fermée par un flasque 24 en bout d'une tulipe 23, qui peut coulisser le long de 2 ; elle porte une collerette 24' sur laquelle s'appuie le ressort antagoniste hélicoïdal 6. La réserve 7, sous pression, alimente 5 par 22 et par un dégagement 25 cylindrique de 3 ; la bâche 8 débouche par un canal 26 dans un autre dégagement 27 de 3, symétrique de 25 par rapport à la section moyenne du niveau "00",celle de la fig.2 à droite ; de part et d'autre de cette section et à travers 2' (même fig.), débouchent 2 canaux 28,28', attenants à un chambrage cylindrique 29 en liaison permanente avec 5 par un canal 30 éventuellement calibré ; des joints usuels toriques, assurent l'étanchéité de cette distribution : 32 au niveau "00", 32' à l'extrémité inférieure du distributeur, 33 et 34 extérieurement pour 5. Dès avant le départ du véhicule (fig.2 à droite), toute surcharge, en contractant le vérin, fait descendre 2-2'-5, en coulissant sur 3, 2 abaisse 28-28'-29-30 au-dessous de leur position au niveau "00", démasque la connexion de 5 avec 7 par 22-25-28-29-30, c'est-à-dire ouvre 5 à l'afflux liquide de 7 sous haute pression cet afflux allonge 5 axialement en abaissant 24-24' et contractant 6 ; 6 prend à son compte la surcharge, 2 remonte avec 22-25-28-29- 30, et reprenant sa position "OOR, coupe cet afflux et toute prolongation du mouvement d'extension. BrL sens inverse, une réduction de surcharge laisse le vérin s'allonger sous l'effet de 6, 2 s'élève avec 27-28'-29-30 audessus de la position "00", en démasquant la connexion inverse de 5 avec 8 par 26-27-28' -29-30 et ouvrant; llexpulsion du trop-plein de 5 dans 8 ; 6 perd sa surcharge, 2 s'abaisse avec 26-27-28'-2930, reprend son niveau Oon et coupe simultanément tout vidage et toute prolongation du mouvement de contraction. Par ailleurs les effets concomitants du pompage par 2 s'effectuent distinctement à travers les orifices 22 et alimentent en permanence 7, dont l'excès se déverse dans 8 par le moyen d'une ou plusieurs soupapes tarées et à freinage visqueux, telle 35 représentée par 2 cônes opposés sur une bague élastique au sommet 17 de 2, ou ailleurs, entre 7 et 8, et 8 se remplit en comprimant un gaz à basse pression sous membrane 8". in marche et si 7 se trouve avoir été vidée au départ, 1 alimente alors à la fois 7 et 5, au prorata des sections de passage 22 et 30. On retrouve 8ur la fig.3 (1/2 coupe à droite) les mêmes éléments, sauf que 1 est tourné vers l'intérieur et que 3 est traversé par un corps auxiliaire 40, concourant à la distribution ; en outre 1 s'alimente à partir de 8 à travers 18, fermé par une mem- brane 19 qui s'ouvre sousl'aspiration de 1. De même que ci-dessus, 1 'alimentation se fait de 7 par 28-25-31-29-30 dans 5 et le trop-plein est expulsé, en sens inverse, par 30-29-31-27-28' en retour dans 8'. On sait qu'on peut utiliser certains transferts d'énergie entre les faces opposées d'un piston-vérin pour amortir les oscillations d'une suspension, en dimensionnant convenablement les aections de travail de ce piston (Brevet français n 2.043.916). Dans ces vérins nouveaux, on a réalisé une autre disposition de transfert en alimentant en marche à la fois 5 et 7 par 1 et particulierement en réduisant le passage 30 par rapport à 22, pour faire varier l'importance relative d'une alimentation par rapport à l'autre. Dans un tel agencement, la quote-part des transferts liquides de 1 vers 7 se fait sans pertes à la source corrélative au rétablissement concomitant, tandis que celle de 1 vers 5 se fait avec une telle perte, de sorte que, si s est la section du piston et S celle de l'expansion, calculées selon la pression maximale d & sirée pour la surcharge et commune entre 16 et 1 les dimensions utiles pour qu'un amortissement valable soit effectué par une S telle mise en charge, sont : dans 1er cas s # 2 , dans le S 2ème s # 4, et, dans le cas d'une alimentation à la fois dans 7 et dans 5, les dimensions utiles sontau prorata des écoulements respectivement effectués dans 7 et dans 5 ; dans tous les cas enfin, les pertes internes f interviennent préalablement pour réduire S de 2 f . La pompe 1, évoluant entre 15 et 16, est utilisable à double effet si, s étant sa surface active côté tige et s' côté aval, lorsque ' = 2 s , les travaux de refoulement, c'est-à dire d'amortissement, sont égaux en contraction et en extension, alors que Si s' > 2 s , ce refoulement, donc l'amortissement, est supérieur en contraction et inversement si s' Quant au ressort auxiliaire 6, figuré simple et hélicoldal, il peut être multiple et de forme et nature quelconque et il est taré pour la seule surcharge entre vide et plein du véhicule, mais celui de la suspension peut lui être substitué et il est alors taré à la pleine charge ; dans les 2 cas, l'attache ou l'assise supé rieur de ces ressorts repose sur 24' et ces vérins peuvent, l'un et l'autre être substitué à l'amortisseur usuel. lais on congoit que, dans la 1ère de ces 2 réalisations, l'in- tervention dudit ressort auxiliaire puisse être différée (fig.2 à gauche) sur une course initiale libre h , de manière à laisser jouer librement jusque là toute la flexibilité du ressort principal 4 de la suspension et qu 1alors le niveau "00" donc le réta blissement, soit retardé, donc abaissé, d'autant. Conformément à l'invention, on peut encore disposer en 17 la chambre d'expansion 51 sous une douille 41 (fig.2 à gauche), et lui adjoindre une distribution semblable à celle décrite ci-dessus pour 5, 6 se trouvant alors lié à 2. Mais on peut également et comme figuré utiliser 51 en vue d'une correction manuelle du niveau too", à l'aide par exemple d'un tiroir axial 43 sous tête 43' de commande par-un basculeur 44 à tige 4', à course limitée d'un coté, vers le haut par exemple, il connecte par un dégagement cylindrique 37 cette chambre 51 pour l'alimentation en fluide sous pression de 7, alors que de l'autre côté, vers le bas, un canal 38-38' ouvre par 15 le retour du fluide sous pression dans 8. Mais on peut aussi combiner un tel contrôle manuel avec celui de la distribution (fig.3), en faisant alors coulisser directement ledit niveau "00" par 40, prolongé à travers 17 par 42 sous tête 42 t - Dans les 2 cas, l'abaissement de 2 sur 3, ou celui de 40-28 sur 31, avance le point de rétablissement, donc remonte le niveau relatif du véhicule, et inversement. En cas de conjugaison, la connexion entre vérins peut être faite sur une capsule commune 55 (fig.4), qui est alors divisée intérieurement en 2 parties 7 et 8 par une cloison 56, 7 et 8 étant cylindriquement cloisonnées elles-memes pat membranes 57,58, distinctes, voire unique mais serrée périphériquement et de préférence avec gaz à l'extérieur, et 56 dotée d'une ou de soupapes de trop-plein à freinage visqueux, telle 351 coulissant dans 56, sous ressort taré 59, des tubulures internes 71 et 81, ;y assurant les adductions distinctes à haute et à basse pression. Ces moyens ajoutent l'assistance de pompage d'un vérin sur son ou ses homologues conjugués. On conçoit enfin qu'il soit aisé d'y adjoindre une pompe auxiliaire, branchée en parallèle sur les tubulures 47 et 48 et dotée d'un conjoncteur-disjoncteur, tel le tiroir 64, avec ressort taré 65, inséré dans 62 et pourvu d'un chambrage 63, dans lequel coulisse 64 ; lorsque monte la pression dans 63, 64 démasque successivement 2 dérivations perpendiculaires 661 sur 7 et 662 sur 8, et si 64 est prolongé par une tige. 67 actionnant un contacteur 68, à même de connecter le moteur électrique d'une moto-pompe 69, schématiquement figurée, cette assistance est ainsi conjonctée lorsque baisse la pression en 63 et dans 7, et disjonctée lorsque cette pression dépasse le maximum taré du ressort. Si ces vérins sont branchés sur une installation générale à haute et basse pressions, les chambres d'expansion respectives de ces vérins sont reliées par 47 et 48 à la réserve haute pression et à la bâche basse pression générales. On voit que les possibilités d'applications des vérins nouveaux sont très générales et très variées, car, étant aisément adaptables à tous moyens de suspensions de tous transports, ils peuvent aisément leur apporter le bénéfice des améliorations proposées et ce, sans nécessiter une architecture particulière, ni même de modification aux dessins de l'engin suspendu. ICÂTINS vérin d'assistance ou de suspension élastique, à ressorts de toutes natures, utilisant un ou des moyens de pomper un fluide gazeux ou liquide, en simple ou double effet et en combinaison avec des chambres, réserve, banche ou autres, sous pressions diverses et moyens de contrôles, tous organes incorporés ou non dans le vérin, caractérisé par cela que une chambre d'expansion, incorporée co-axialement au vérin mais distincte des autres chambres de ce vérin, est mise en charge sous adduction du fluide sous pression à partir d'une réserve distincte, et agencée pour s'allonger à l'encontre d'un ressort auxiliaire,quelconque et qui peut être celui de la suspension, ou se contracter sous la décharge de ce ressort, pour assurer ainsi une longueur constante de ce vérin malgré toute surcharge de celui-ci et dès avant le départ de l'engin de transport suspendu, cette chambre étant assistéepar toute organisation, idoine ou usuelle d'amortissement, de mise en charge, récupération de tropplein, de distribution, en concordance avec le mouvement de vaet-vient du piston dudit vérin. 2 - Dispositif selon 1, caractérisé par cela que cet ensemble est groupé sur l'axe du vérin, constitué en pompe à double effet, alimentant une réserve qui lui est concentrique et qui alimente la chambre d'expansion à l'un des bouts de son corps, tandis que la bâche est disposée dans sa tige creuse, ou un organe la traversant, qu'une distribution est agencée avec cette tige, voire avec cet organe, et l'intérieur dudit corps, et que toutes valves ou soupapes auxiliaires libèrent le trop-plein de la réserve dans la bâche. 3 - flispositif selon 1 et 2, caractérisé par cela que la pompe aspire le liquide issu de la bâche à travers un accès en aval sous membrane se fermant en contraction, le transvase dans sa chambre haute i travers des passages traversant son piston et sous membrane fermant ces passages en extension, pour débiter con tinument ce liquide sous pression à la réserve, voire partiellement dans l'expansion, ce transfert assurant l'amortissement convenable, sous réserve des dimensionnements suivants si s est la section de travail de ce piston et S celle de l'expansion, s 4E, lorsque l'alimentation se fait, seule, de la réserve à l'expansion, et s , de la pompe à cette expansion, et, dans le cas où cette alimentation est partagée en proportion p pour la 1ère et q pour la 2ème, s 6 S ( + t ), compte non tenu des pertes internes par frottements f , qui viennent préa lablement réduire S de 2 f de plus et si s est la section en amont du piston et st celle en aval, l'identité des amortissements en contraction et en extension est assurée lorsque s' = 2 s , tandis que, si s' > 2 s cet amortissement est accru en contraction par rapport à sa valeur en extension et inversement. 4 - Dispositif selon 1 et 2, caractérisé par cela que le controle et la distribution sont effectués par le va-etvient des parois du tube-tige de piston coulissant à llintérieur du corps de vérin, voire d'un corps auxiliaire axial solidaire de ce corps, parois porteuses de dégagements ou chambragess cylindriques, convenablement disposés de part et d'autre de la section de niveau désire constant 0Oll et respectivement reliés par canaux aux chambres de réserve, d'expansion et de bâche, voire dotés d'orifices calibrés selon les rapports désirés entre les écoule ments en cause, tandis que la pompe alimente, en son amont, la réserve à travers d'autres fenêtres, également calibrées selon lesdits rapports. 5 - Dispositifs selon 1 et 2, caractérisé par cela que le sommet du corps du vérin est pourvu d'une douille permettant son coulissement axial à travers sa tige de fixation et il porte un tiroir distributeur, ou encore si ce corps est doté d'un orgaxne distributeur, peut de même guider le coulissement de celui-ci sur lui-même, en vue de corriger la position du niveau désiré. 6 - Dispositif selon 1 et 2, caractérisé par cela que le ressort auxiliaire compensateur d'expansion, taré à la valeur de la surcharge, a son assise, ou son attache, du côté du eontact avec le fond dlexpansion, éloigné de celui-ci dans la position à vide du vérin, d'un intervalle libre notable retardant l'interven- tion de ce ressort auxiliaire. 7 - Dispositif selon 1 et 2, caractérisé par cela què un ensemble des moyens porteurs, ou un train AV ou AR de ces vé- rins, conjugués par jonction de leurs tubulures respectives & haute pression distinctement de celles à basse pression, comporte réserves et bâches respectivement communes, éventuellement sous capsule unique et même enveloppe mais alors séparées l'une de l'autre par une cloison, cette cloison voire un flasque de bout, étant doté le la, ou des soupapes à maximum, ou d'un tiroir à maximum et minimum, déversant le trop-plein de la réserve à la bâche, ce tiroir, solidaire d'une tige de commande d'un contact électrique conjonctant-disjonctant simultanément ou séparément le circuit hydraulique et la commande électrique d'une moto-pompe auxiliaire, une telle assistance étant constituée en un tout autonome.