Brevet FR2282589A1 — publié le 19760319

La présente invention se rapporte à des ensembles de soupapes de commande de débit de fluide, et elle concerne, plus particulièrement, des ensembles de soupapes d'équilibrage destinés à être utilisés dans des installations de suspension pneumatiques pour véhicules, pour commander le débit d'air parvenant aux ressorts pneu matiques utilisés dans ces installations et en partant. Un tel ensemble de soupapes d'équilibrage est normalement fixé au chassies du véhicule, et il comporte un bras ou levier de manoeuvre fonctionnant en liaison avec un essieu de roue du véhicule de façon que le mouvement du chassis du véhicule par rapport à cet essieu actionne l'en semble de soupapes pour envoyer du fluide dans le ressort ou les ressorts pneumatiques associés ou en retirer. L'invention a pour objet un type perfectionné d'ensemble de soupapes de commande de fluide convenant pour être utilisé comme ensemble de soupapes d'équilibrage pour une installation de suspension pneumatique de véhicule. Selon la présente invention1 un ensemble de soupapes de commande de débit de fluide destiné à commander l'arrivée de fluide dans un dispositif à actionnement fiui dique et son départ de celui-ci en réponse aux mouvements de moyens d'actionnement comprend un bottier comportant une soupape d'admission et une soupape d'échappement1 ces soupa Des étant disposées de façon à etre alignées axialement entre elles chacune d'un c8té d'un organe d'actionnement et étant agencées pour Qtre actionnées par des organes mobiles rlxialement, rattachés chacun i une soupape, pouvant entrer en contact avec l'organe d'actionnement de façon à ouvrir la soupape d'admission en réponse au mouvement de l'organe d'actionnement dans un sens et à ouvrir la soupape déchap- pement en réponse au mouvement de l'organe d'actionnement dans l'autre sens, les soupapes comprenant chacune une por tion de corps de soupape montée pour pouvoir entre ajustée axialement dans le boitier de façon à fournir des moyens accessibles de l'extérieur de ensemble de soupapes pour ajuster la réponse de la soupape au mouvement de 11 organe d' actionnement. Normalement, les moyens dt actionnement con sistent en un mécanisme à levier faisant corps avec le bottier de soupape. Les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut titre réalisée. La figure 1 est une vue en coupe transversale dlun ensemble de soupapes d'équilibrage pour installation de suspension pneumatique de véhicule constituant un premier mode d'exécution de l'invention. b figure 2 est une vue en bout et en coupe de l'ensemble de soupapes représenté sur la figure 1, suivant la ligne Il-Il de ladite figure 1. La figure 3 est une vue en coupe de moyens d'actionnement suivant la ligne III-III de la figure 2, à échelle réduite. La figure 4 est une vue en bout-d'une came placée dans les moyens d'actionnement. La figure 5 est une vue détaillée d'un arbre constituant une partie des moyens d'actionnement. b figure 6 est une vue détaillée d'une bague d'étanchéité faisant partie de la soupape représentée sur la figure 1. La figure 7 est une vue en élévation latérale et en coupe d'un ensemble de soupapes d'équilibrage constituant un second mode d'exécution de l'invention. La figure 8 est une vue en plan et en coupe de l'ensemble de soupapes représenté sur la figure 7, suivant la ligne VIII-VIII de ladite figure 7. La figure 9 est une vue en élévation latérale et en coupe d'un ensemble de soupapes d'équilibrage constituant un troisième mode d'exécution de l'invention. La figure 10 est une vue en bout et en coupe de la soupape représenté sur la figure 9, suivant la ligne X-X de ladite figure 9. Dans un premier mode d'exécution représenté sur les figures 1 à 6, un ensemble de soupapes d'équilibrage comprend un bottier 1 en trois pièces comprenant une chambre d'amortissement 2 remplie de fluide dans laquelle peut coulisser axialement un organe d'actionnement réalisé sous la forme d'un piston d'amortissement 3. Le piston est agencé pour se déplacer axialement-dans la chambre d'amortis sement sous l'effet du déplacement de moyens d'actionnement réalisés sous la forme d'un levier de manoeuvre 4, le mouvement du levier de manoeuvre étant transmis au piston par un bras fourchu 5 qui chevauche une portion centrale étran glée 6 du piston. L'ensemble de soupapes coiLprcr s so ape 2io 7 ot une soupape d'échappement 8 qui commandent respectivement l'arrivée d'air dans un ressort pneumatique associe (non représenté) et le départ d'air de celui-i. Les soupapes d'admission et d'échappement sont montées dans le boîtier en en alignement axial avec le piston d'amortissement, à & une extrémité du piston, les soupapes étant action nées par des moyens d'actionnement réalisés sous la forme de tiges-poussoirs 9 et 10 respectivement, qui peuvent entrer chacune en contact avec l'extrémité adjacente du piston d'amortissement. L'ensemble de soupapes d'équilibrage est agencé pour outre fixé au châssis du véhicule et le bras de manoeuvre est agencé pour fonctionner en liaison avec un essieu de roue du véhicule associé, de façon que le déplacement du châssis du véhicule par rapport à cet essieu provoque une rotation correspondante du bras de manoeuvre qui déplace à son tour le piston d'amortissement 3 pour actionner la soupape d'admission ou la soupape d'échappement de l'ensemble de soupapes d'équilibrage, selon le sens de rotation du levier de manoeuvre. Dans des installations de suspension pneumatiques pour véhicules, il est désirable d'introduire un retard entre le moment où a lieu le mouvement relatif entre le châssis du véhicule et les essieux de roue et le début de l'action de correction de la soupape ou des soupapes d'équilibrage, pour stabiliser l'installation et empêcher le pompa- ge continuel. On introduit un retard dans l'ensemble de soupapes d'équilibrage représenté en commandant le débit auquel le fluide passe d'une extrémité du piston d'amortissement à l'autre. On y parvient en formant à la périphérie extérieure du piston d'amortissement 3 deux portions annulaires à rainures Il et 12 qui coopèrent avec l'alésage de la chambre d'amortissement 2 pour former deux réducteurs à écoulement laminaire qui obéissent à la théorie de l'écoulement des fluides en présence de plaques parallèles. Le piston damortissement comporte également à chaque extrémi- té un orifice d'écoulement à bords aigus, 13 et 14 respectivement, par lesquels peut egalement passer le fluide.En disposant des réducteurs à la fois à écoulement du type plaques parallèles et à bords aigus, disposés en parallèle, on peut obtenir les mailleures caractéristiques en fonction des variations de température et des conditions hydrauliques et l'on peut maintenir la vitesse à laquelle le piston d'amortissement se déplace dans la chambre d'amortissement sensiblement constante, malgré des variations notables de la viscosité du fluide d'amortissement, sur un intervalle de températures de fonctionnement de -40 C à +500C. On peut régler le retard et ainsi la vitesse du piston d'amortissement, pour toute valeur donnée, en modifiant : a) les dimensions des ouvertures des réducteurs, b) les dimensions des rainures annulaires Il et 12, ou c) la viscosité du fluide d'amortissement. L'ensemble de soupapes d'équilibrage est représenté sur la figure 1 dans son état d'équilibre, ctest-à-dire l'état dans lequel le ressort (ou les ressorts) de la suspension pneumatique associée ne nécessite pas de réglage de sa pression pneumatique interne. L'ensemble de soupapes d'équilibrage comporte un retard, de façon que la soupape ne réagisse pas aux faibles déplacements du levier de manoeuvre 4 d'un c8té ou de l'autre de sa position d'équilibre. On introduit ce retard dans l'ensemble de soupapes d'équilibrage en réalisant, dans l'état d'équilibre de la soupape, un jeu 19 et 20 à chaque extrémité du piston, entre le piston et la tige-poussoir, respectivement 9 et 10, qui coopère.L'importance du jeu, en liaison avec la viscosité du fluide d'amortissement et les dimensions du réducteur de débit, détermine la grandeur du retard et influence également l'amplitude de la bande morte introduite dans la soupape. Du fait que la vitesse à laquelle le piston d1amortissement se déplace est sensiblement constante et non nécessairement proportionnelle à la vitesse du levier de manoeuvre 4, il est nécessaire que le levier de manoeuvre 4 et le bras fourchu 5 puissent effectuer une rotation rela tive, car le piston peut ne pas réagir immédiatement à la rotation du levier 4. On y parvient, comme le montre la figure 3, en munissant le levier de manoeuvre 4 d'un suiveur de came 15 chargé par ressort en contact avec une came 16, voir figures 4 et 5, montée non rotative sur un arbre 17 qui est relié au levier (bras) fourchu 5. Le profil de la came 16 ét la dureté du ressort 18 sont choisis de façon qu'un couple sensiblement constant s'applique à 1' arbre 17, indépendamment de la position angulaire du levier de manoeuvre. Une rotation relative entre l'-arbre 17 et le levier 4 est absorbée par le mouvement relatif entre la came 6 et le suiveur de came 15 qui entrain la compression du ressort 18. La soupape d'admission comprend un corps file té 21 qui est reçu par un alésage taraudé 22 du bottier de l'ensemble de soupapes d'équilibrage. Le corps 21 de la soupape d'admission comporte un orifice d'admission 23 agencé pour être relié à une source de pression pneumatique. Dans le corps 21 est logé un obturateur de soupape d'admission 24 qui tend élastiquement à entrer en contact avec un siège 25 de soupape d'admission, sous l'ac tion d'un ressort de compression 26 qui agit entre un point d appui 27 se trouvant sur la face postérieure du siège de la soupape d'admission et un point d'appui 28 se trouvant sur la tige-poussoir 9. Un obturateur 29 de clapet de retenue tend elastiquement à entrer en contact avec le siège 30 xi'un clapet de retenue sous l'action d'un ressort de compres sion 31. Le clapet de retenue empoche l'air de passer du ressort pneumatiqueiassocié à l'orifice d'admission 23, s'il se produit une perte de pression d'air du c8té d'alimentation de ce clapet de retenue.Un filtre 32 est présent dans le corps de la soupape pour filtrer l'air qui entre. L'air d'entrée, dont la pression statique dépasse la pression de charge du ressort pneumatique associé, pénètre, après Entre passé par le siège 25 de la soupape d'admission, dans une chambre 33 forme par l'extrémité in térieure 34 du corps 21 de la soupape d'admission et les parois d'un alésage taraudé 22. On forme un trou foré 35 qui relie \la chambre 33 à un orifice de sortie 36 comprenant un filtre 37. La tige-poussoir 9 est supportée de façon à cou- lisser de façon étanche dans un manchon à faible frottement 38 se trouvant dans le bottier 1 i cela évite des fuites dans la chambre d'amortissement 2 de l'air contenu dans la chambre 33. La soupape (le stade) d'échappement de l'ensemble de soupapes d'équilibrage comprend un corps fileté 40 qui est reçu dans un alésage taraudé 41 du bottier des soupapes d'équilibrage. Le corps 40 de la soupape d'échappement comporte un orifice d'échappement 42 comprenant un filtre 51 et un couvercle perforé 52 empêche les matières étrangères d'entrer. Dans le corps 40 est logé un obturateur 43 de soupape d'échappement qui tend élastiquement à entrer en contact, sous l'action d'un ressort de compression 45, avec un siège 44 de soupape d'échappement fixé dans le corps de soupapes le ressort étant agencé de façon à agir entre un point d'appui 46 de la tige-poussoir 10 et un point d'appui 47 de la face postérieure du siège 44 de la soupape d'échappement. te corps 40 de la soupape d'échappement 8 forme une chambre 48 en combinaison avec un alésage taraudé 41. La chambre 48 est reliée à une chambre 33 formée dans la soupape d'admission par un trou foré 49. L'aire de la section transversale du trou foré 49 peut être ajustée pour assurer une certaine mattrîse sur le débit d'échappement de la chambre 33 à la chambre 48. La tige-poussoir 10 est supportée de façon à glisser en contact étanché dans un manchon 50 à faible frottement se trouvant dans le bottier 1 ; cela empêche les fuites dans la chambre a'amortissement 2 de l'air contenu dans la chambre 48. La façon dont les soupapes d'admission et d'échappement sont placées dans le bottier 1 de la soupape d'équilibrage est particulièrement intéressante et on va la décrire avec davantage de détails dans la suite. Le corps 21 de la soupape d'admission comporte deux portions filetées 60 et 61 séparées axialement et une portion non filetée 62 de diamètre réduit interposée entre elles. La portion filetée 60 du corps de la soupape d'admission est reçue dans l'alésage taraudé 22 formé dans le bottier de la soupape d'équilibrage. Un joint torique 63 et une bague fendue et de renfort 64 (voir figure 6) sont disposés autour de la portion non filetée du corps 21, et un contre-écrou 65 est vissé sur la portion filetée 61 pour appuyer le joint torique en contact étanche avec le boe- tier 1. L'agencement d'étanchéité et de positionnement décrit ci-dessus permet un montage facile des soupapes t permet d'ajuster la position axiale du corps de la sou plpe d8admiss on dans l'alésage 22 en desserrant le contre- crou bg, en vissant ou en dévissant le corps de soupape dans re boiter de la quantité désirée et en resserrant le contre Jcrou 65. Cela permet d'ajuster le jeu 19 et, par suite, la urée de retard et la bande morte de la soupape d1équilibra- ge. Ta soupape d'échappement est également positionnée dans le boîtier 1 au moyen du mQme agencement que celui décrit ci-dessus à propos du stade d'admission. L'ensemble de soupapes d'équilibrage décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante. Si le véhicule sur lequel ensemble desou- papes est monté passe sur une bosse, l'essieu associé s'écarte vers le haut par rapport au chassies du véhicule, ce qui produit une rotation dans le sens sinistrorsum du levier de manoeuvre 4, lorsqu'on considère l'ensemble de soupapes tel qu'il est représenté sur la figure 1. La rotation du levier 4 provoque un mouvement correspondant du piston d'amortissement 3 vers la droite, ce qui fait passer le fluide du csté de droite du piston au caté de gauche du piston par des réducteurs de débit 11, 12, 13 et 14.Si l'on suppose que la rotation du levier 4 est suffisante pour absorber le jeu 19, le piston d'amortissXement enfonce la tige-poussoir 9 en ouvrant ainsi la soupape d'admission et en laissant passer l'air de l'orifice d'admission 23 au ressort pneumatique ou aux ressorts pneumatiques associés par la chambre 33 et l'o- rifice d'échappement 36. La rotation du levier 4 dans le sens dex*ror- sum de façon analogue entraîne l'enfoncement de la tigepoussoir 10 et 11 ouverture de la soupape d'échappement, ce qui évacue la pression pneumatique du ou des ressorts pneumatiques associés par l'orifice de sortie, la chambre 33, le trou foré 49, la chambre 48 et l'orifice d'échappement 42. L'ensemble de soupapes d'équilibrage décrit ci-dessus est protégé contre les défaillances, du fait qu'en cas de défaillance du joint entre la tige-poussoir 9 ou 10 et les manchons à faible frottement 3U et 50,respecti vement, la pression pneumatique des cnambres 33 et 48 fuira dans la chambre de commande 2, et qu'il ne se produira pas de fuite de pression pneumatique dans l'atmosphère. Selon un second mode d'exécution de l'invention représenté sur les figures 7 et 8 on prévoit un ensemble de soupapes de commande de débit de fluide ne présentant pas de caractéristiques de retard. Des soupapes d'admission 70 et d'échappement 71 de mteme structure que celles du premier mode d'exécution sont vissées dans des ouvertures formées dans un bottier de soupape 72 qui a une structure différente de celle du bottier du premier mode d'exécution. Au lieu d'un piston coulissant dans une chambre d'amortissement remplie de fluide, on prévoit une came 73 qui réagit directement au mouvement de moyens d'actionnement 74. Un bras de manoeuvre 75 est fixé à la soupape d'équilibrage et il est agencé pour entre entraîné en rotation lorsque le chssssis du véhicule se déplace par rapport à l'essieu, comme dans le premier-mode d'exécution. Le bras de manoeuvre 75 est fixé à une extrémité molletée 76 d'un arbre d'actionnement 77 au moyen d'un boulon de serrage 7 & L'arbre d'actionnement 77 est agencé pour traverser le bottier de soupapes 72 et il est placé axialement dans-un alésage 79 formé dans la base 80 du bottier 72. L'arbre d1action- nement 77 comporte une portion 81 de section transversale réduite sur laquelle est monté un manchon 82 comportant un profil de came Le manchon 82 peut & re fixé an moyen d'une goupille conique (non représentée), ou bien il peut entre emmanché à force sur la portion de section transversale réduite 81 de l'arbre. L'arbre 77 est maintenu en position dans le bottier de soupape 72 au moyen d'une bague d'appui 83 et c'lun "circlip" 84.Un cache-poussière 85 entoure l'arbre pour enfermer le "circlip" 84 et la bague d'appui 83 et emp & her les matières étrangères de pénétrer dans le bottier de soupape. L'arbre 77 comporte également une rainure annulaire 86 pour recevoir un joint torique 87 qui contribue à 1'étanchéisation de l'intérieur du bottier vis à-vis de l'environnement. te profil de came du manchon 82 est agencé pour coopérer avec des tiges-poussoirs 8Q et 89 de façon que, lorsque le bras de manoeuvre 75 tourne sous l'effet des variations de charge du véhicule, la tige-poussoir 88 se trouvant dans la soupape d'admission se déplace axialement pour ouvrir la soupape qui lui est associée et laisser l'air passer de l'orifice d'admission au ressort pneumatique associé, ou bien la tige-poussoir 89 se déplace pour ouvrir 1 'obturateur de la soupape d'échappement associée, pour permettre à l'air de stéchapper du ressort. Avec un ensemble de soupapes d'équilibrage de cette structureyil n'y a pas de retard entre la rotation du bras de manoeuvre et l'ouverture ou la fermeture des soupapes. On peut régler la réponse des soupapes en rajustant le déplacement relatif des tiges-poussoirs par rapport au profil de came en ajustant la position des corps des soupapes d'admission et d'échappement 70 et 71 dans les alésages taraudés formés dans le bottier de soupape, selon la description du premier mode d'exécution. Selon un troisième mode d'exécution représente sur les figures 9 et 10, on réalise un ensemble de soupapes d'équilibrage sans retard de structure plus compacte que l'ensemble de soupapes du premier mode d'exécution. La dimension du bottier est réduite et l'on utilise un bras de manoeuvre 90 plus petit. La came 91 comporte un épaulement e fixation filetée 92 qui est vissé dans un trou taraudé 93 formé dans la base ee l'arbre 90. Les tiges-poussoirs et les soupapes d'admission et d'échappement ont la mtme structure générale que dans le second mode d'exécution décrit plus haut. REVENDICiTIONS 1. Ensemble de soupapes de commande de débit de fluide destiné à commander l'arrivée de fluide dans un dispositif de manoeuvre à actionnement fluidique et son départ de celui-ci en réponse aux mouvements de moyens d'action nement, comprenant un bottier comportant une soupape d'admission et une soupape d'échappement, les soupapes étant disposées de façon à être alignées axialement entre elles, chacune d1 un caté dtun organe d'actionnement et étant agencées pour titre actionnées par des organes mobiles axialement, rattaché s chacun à une soupape, pouvant entrer en contact avec l'organe d'actionnement de façon à ouvrir la soupape d'admission en réponse au mouvement de l'organe d'actionnement dans un sens et à ouvrir la soupape d'échappement en réponse au mouvement de l'organe d'actionnement dans l'autre sens, caractérisé en ce que les soupapes comprennent chacune une portion de corps de soupape montée pour pouvoir entre ajustée axialement dans le bottier, et accessible de l'extérieur de l'ensemble de soupapes, pour permettre d'ajuster la réponse des soupapes au mouvement de l'organe d'actionnement. 2.- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portions de corps des soupapes d'admission et d'échappement sont filetées et sont agencées pour être vissées de façon ajustable dans des alésages taraudés de façon correspondante formés dans des extrémités opposées du bottier, des moyens étant prévus pour bloquer chaque portion de corps en position dans le bottier et pour empocher les fuites de fluide par les filets, des conduits ouverts des deux cotés étant formés dans les portions de corps pour constituer des passages d'admission et d'échappement, respectivement. 3.- Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque portion de corps de chaque soupape est étanchéisée dans l'alésage associé formé dans le bottier au moyen d'un joint torique et d'une bague de retenue qui se trouvent dans l'extrémité axialement extérieure de l'alésage et sont maintenus en position au moyen d'u contre-écrou qui est vissé sur la portion de corps. 4.- Ensemble selon la revendication , caractérisé en ce que le joint torique et la bague de retenue sont placés autour d'une portion non filetée se trouvant à la périphérie du corps de soupape. 5.- Ensemble selon la revendication 1, carac arise en ce que la portion de corps-de chacune des soupapes d'admisEin et d'échappement comporte un obturateur qui eri, scus l'action d'un ressort, à entrer en contact avec ic ssge de soupape fixé dans le corps de soupape et qui ert, lorsqu'il est fermé, à empêcher le fluide de passer r,ar un passage formé dans le corps de soupape. 6.- Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que les organes de déplacement sont réalisés sous la forme de tiges-poussoirs qui pénètrent axialement dans les soupapes d'admission et d'échappement et sont fixées aux obturateurs qui s'y trouvent de telle façon que, lorsque les tiges-poussoirs se déplacent en réponse au mouvement de l'organe d'actionnement, les obturateurs s'écartent de leurs sièges de soupape respectifs. 7.- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape d'admission et la soupape d'échappement sont reliées entre elles, ainsi qu'à l'échappement au moyen d'un passage formé dans le bottier de soupape. 8.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bottier de soupape comporte une chambre d'amortissement remplie de fluide dans laquelle un piston d'amortissement, formant l'or gvane d'actionnement, peut coulisser axialement, le mouvement du piston étant amorti par le déplacement du fluide d'un c6té à l'autre du piston à travers un réducteur de débit de fluide. 9.- Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que le réducteur de débit de fluide consiste en deux creux annulaires à rainures formés à la périphérie extérieure du piston d'amortissement qui coopèrent avec l'alésage de la chambre d'amortissement pour former des réducteurs de débit laminaire, chaque extrémité du piston comportant également un orifice d'écoulement à bord aigu par lequel peut passer le fluide. 10.- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement comprennent un levier de manoeuvre actionné de 1' extérieur, pourvu d 'un suiveur de came chargé par ressort entrant en contact avec une came qui est montée non rotative sur un arbre qui est, à son tour, relié à un levier fourchu qui chevauche une portion centrale étranglée du piston. 1 Ensemble selon la revendication 6, caractêrisé en ce que les moyens d'actionnement comprennent un levier de manoeuvre rotatif relié à un arbre qui traverse le bottier, la portion de l'arbre se trouvant dans le centre du bottier comportant un profil de came qui coopère avec les tiges-poussoirs pour transmettre le mouvement de rotation du levier de manoeuvre aux tiges-poussoirs en le transformant en mouvement axial. 12.- Ensembleselon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'un clapet de retenue est présent dans la soupape d'admission pour empe- cher le fluide de s'échapper du dispositif fluidique à l'orifice d'admissions lors d'une chute de pression dans l'orifice d'admission.