Brevet FR2250941A1 — publié le 19750606

La présente invention concerne une valve régulatrice de pression notamment pour suspension pneumatique de véhicules routiers. On connatt un certain nombre de valves de ce genre mais l'expérience montre qu'elles ont tendance à se gripper après une durée de service plus ou moins longue, ce qui entrave le fonctionnement de la suspension du véhicule. D'autre part ces valves manquent de sensibilité aux sollicitations dont est l'objet le chåssis du véhicule, ce qui nuit également au confort des passagers. En outre les pièces métalliques sujettes à l'usure par frottement dans ces valves doivent être lubrifiées, ce qui entraille des sujétions de graissage périodique rendant relativement onéreux l'entretien de ces valves. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en permettant notamment de réaliser une valve régulatrice particulièrement sensible et ne présentant pratiquement pas de risques de grippage après une longue durée de service. La valve du genre visé par l'invention comporte un corps creux dans lequel sont ménagées une ouverture d'entrée de gaz comprimé, destinée à être reliée à un réservoir de gaz comprimé, une ouverture-de raccordement avec une canalisation de liaison de la valve avec l'organe de suspension associé, un orifice d'échappement et des moyens pour mettre en communication ladite ouverture de raccordement soit avec l'ouverture d'entrée de gaz comprimé, spit avec l'orifice d'échappement. Suivant l'invention, la valve est caractérisée en ce qu'elle comprend un coulisseau monté axialement dans le corps et coopérant avec un clapet élastique de commande d'admission de gaz comprimé dans la valve interposé entre l'ouverture d'entrée et l'ouverture de raccordement avec l'organe de suspension. Selon le sens de déplacement du coulisseau dans le corps, le clapet est ainsi soit ouvert par le coulisseau ce qui autorise une entrée de gaz comprimé dans l'organe de suspension du véhicule, soit maintenu fermé. Suivant une réalisation préférée de la valve conforme à l'invention, le coulisseau présente un canal axial mettant en communication l'ouverture de raccordement précitée avec l'orifice d'échappement quand le coulisseau est écarté du clapet. Ce dernier étant alors maintenu sur son siège ferme l'admission de gaz comprimé dans la valve par l'ouverture d'entrée, tandis que corrélativement du gaz comprimé provenant de l'organe de suspension associé à la valve pénètre dans le canal axial du coulisseau et est évacué par l'orifice d'échappement. Les oscillations du coulisseau provoquées par le déplacement du véhicule entratnent ainsi, tant8t l'admission de gaz comprimé dans la valve vers l'organe de suspension, tantôt l'évacuation de gaz comprimé provenant de cet organe de suspension. Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, le coulisseau est engagé axialement d'une part dans une douille oscillante montée a' coulisse dans le corps et d'autre part dans un manchon de guidage, ce dernier et la douille étant réalisés en une matière plastique, de préférence du polyéthylène à haut poids moléculaire. Le très faible coefficient de frottement de ce matériau assure une grande sensibilité au coulisseau tout en supprimant la sujétion constituée par la lubrification qui serait nécessaire pour des pièces de guidage métalliques. D'autres particularités et avantages de l'invention apparattront encore au cours de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés donnés à titre non limitatif on a représenté un mode de réalisation industrielle de la valve conforme à l'invention. - La figure 1 est une vue schématique d'un système de suspension pneumatique de véhicule routier équipé d'une valve régulatrice conforme à l'invention. - la figure 2 est une coupe longitudinale axiale suivant II-II de la figure 3 avec arrachement partiel d'une réalisation de la valve conforme à l'invention. - La figure 3 est une vue en plan avec arrachement partiel de la valve de la figure 2. - la figure 4 est une vue en élévation avec coupe longitudinale axiale partielle de la valve des figures 3 et 4. - la figure 5 est une coupe partielle à échelle agrandie montrant les positions relatives que peuvent prendre le clapet élastique et le coulisseau. En se reportant à la figure I on voit un système de suspension pneumatique 1 associé à une roue 2 d'un véhicule routier comportant un chassies 3, monté sur un soufflet 4 rempli de gaz comprimé formant coussin d'air. Le soufflet 4 est supporté par l'essieu 5 de la roue 2 et est relié à un réservoir 6 d'alimentation en gaz comprimé tel que de l'air par des canalisations 7, 8 avec interposition d'une valve régulatrice 9 conforme à l'invention. Cette dernière est solidaire du chgssis 3 et reliée à l'essieu 5 par un dispositif comportant une équerre 11 solidaire de l'essieu 5 d'une part, et fixée à un levier rotatif 12 de commande de la valve 9 d'autre part. On décrira maintenant la valve 9 en se référant aux figures 2 à 4. Cette valve comporte un corps creux 13 approximativement cylindrique d'axe Z-Z et composé dans cette réalisation de deux pièces 13a, 13b assemblées par quatre boulons 14. La pièce 1 3a est munie d' une bride 15 de fixation de la valve 9 au véhicule. Un embout à contour hexagonal 16 de liaison avec la canalisation 8 (figure 1) d'admission de gaz comprimé est vissé dans la partie terminale de la pièce 13a, une ouverture axiale 17 alésée étant ménagée dans cet embout 16. La pièce î3a comporte une saillie latérale 18 à l'intérieur de laquelle est agencée une ouverture 19 de raccordement de la valve 9 au soufflet 4 par l'intermédiaire de la canalisation 7. L'ouverture 19 est prolongée vers l'axe Z-Z par un alésage 28 de plus petite section. La pièce 13b présente un orifice terminal 21 d'échappement muni d' un filtre 10 pour le gaz comprimé provenant soit de l'ouverture d'admission 17, soit de l'ouverture de raccordement 19 comme on le verra plus loin. La valve 9 comprend, conformément à l'invention, un coulisseau 22 monté axialement dans le corps 13 et coopérant avec un clapet élastique à faces planes 23 de commande d'admission du gaz comprimé par l'ouverture 17. Le clapet 23, réalisé de préférence en caoutchouc ou en élastomère élastique, est interposé dans une chambre cylindrique 29 et maintenu en appui sur un siège annulaire 24 de la pièce î3a par un ressort de rappel 25 coaxial à l'axe Z-Z.Ce ressort 25 prend un contre-appui, suivant une particularité complémentaire de l'invention, sur un second clapet similaire 26 obturateur de l'ouverture d'entrée 17 et maintenu sur un siège annulaire 27 par le ressort 25 Quand aucune pression de gaz comprimé suffisante ne s'exerce sur les clapets 29, 26, ceux-ci sont donc maintenus contre leurs sièges 24, 27 par le ressort 25. Suivant une particularité corrélative importante de l'invention, le siège 24 du clapet 23 est interposé entre l'ouver- ture d'entrée 17 et l'ouverture de raccordement 19. Sa section est inférieure à celle de la chambre cylindrique 29 et il s'ouvre sur un conduit axial 31 de la-pièce î3a dans lequel peut coulisser la partie terminale 32 du coulisseau 22. D'autre part, la pression exercée sur la face du clapet 23 opposée au siège 24 est normalement supérieure à la pression exercée sur sa face en contact avec le siège 24. De ce fait et en raison de son élasticité, le clapet 23 prend une forme concave visible clairement en 23a sur la figure 5, en se pliant légèrement entre le siège 24 et la partie terminale 32 du coulisseau 22. Quand ce dernier est en contact avec le clapet concave 23a il fait donc fonction pour ce clapet de siège complémentairement au siège proprement dit 24. Suivant une autre particularité de l'invention, cette partie terminale 32 a de préférence une configuration tronconique avec sa plus grande base disposée en regard du clapet 23. Ainsi la section transversale de la partie 32 est maximale au voisinage du clapet 23 et minimale à son extrémité opposée. Dans l'exemple décrit, la plus grande base en question présente un évidement central 33 qui délimite une collerette annulaire 34 pouvant coopérer avec le clapet 23. Un léger jeu est prévu entre la collerette 34 et le siège 24 du clapet 23. La partie médiane cylindrique 35 du coulisseau 22 est délimitée d'un c8té par la partie terminale 32 et du coté opposé par deux gradins annulaires 36, 37. Cette partie médiane 35 est montée à coulisse et à frottement doux dans un manchon 38 de guidage axial disposé dans un logement annulaire 39 du corps 13, ce logement 39 étant prolongé par une chambre 53 approximativement cylindrique et de plus grandes dimensions. le coulis seau 22 comporte encore une partie terminale 41 filetée, vissée axialement dans une douille de centrage oscillante 42. Celle-ci est montée à coulisse dans un conduit cylindrique axial 43 de la pièce 1 3b faisant suite à la chambre 53 et de section inférieure. La douille 42 peut ainsi osciller à l'intérieur de la chambre 53. Elle comporte un épaulement périphérique 42a adjacent aux gradins 36, 37 et permettant de limiter la course de la douille 42 en direction de l'orifice d'échappement 21. Un organe de rappel élastique constitué par une membrane 44 perforée d'un trou central pour le passage du coulisseau 22 et dont la périphérie est encastrée entre les pièces l3a, 13b du corps 13 est interposé entre ltepaulement 42a et le gradin 37. La membrane 44 peut être réalisée par exemple en caoutchouc. Un ressort 20 coaxial à 1' axe Z-Z prend appui dans une gorge annulaire 30 ménagée entre le conduit axial 43 et la périphérie de la pièce 17 le ressort 20 exerce une sollicitation sur 1' épaulement 42a de la douille 42 tendant à maintenir celle-ci en contact avec la membrane élastique 44. Un canal latéral 54 de la pièce l3a relie la chambre 53 à l'alésage 28 et à l'ouverture 19 de raccordement avec le soufflet 14 de suspension du véhicule. De préférence la douille 42 ainsi que le manchon 38 sont réalisés en une matière plastique à très faible coefficient de frottement, et les essais ont montré que le polyéthylène à haut poids moléculaire présentait un intérêt tout particulier comme matériau constitutif de ces deux éléments Dans le coulisseau 22 est ménagé, selon une particularité complémentaire de l'invention, un canal axial 52 mettant en communication l'alésage 28 et son ouverture associée 19 avec l'orifice d'échappement 21 quand la partie terminale 32 du coulisseau 22 est écartée du clapet 23. L'extrémité de la douille 42 opposée à l'épaulement 42a est en appui sur un excentrique 45 d'un arbre transversal rotatif 46 de commande de la valve 9, cet arbre 46 étant solidaire du levier de manoeuvre 12. Ce dernier est fixé par un boulon 47 à l'arbre 46 dont l'extrémité intéressée présente une section rectangulaire 48 engagée dans le levier 12 pour solidariser celui-ci en rotation de l'arbre 46. Ce dernier est engagé dans des coussinets annulaires 49, 51 de support, partiellement encastrés dans la pièce 13b du corps 13. De préférence les coussinets 49, 51 sont réalisés en matière plastique. Le fonctionnement de la valve 9 conforme à l'invention est le suivant Quand le véhicule amorce un virage ou passe sur une bosse du côté de la roue 2, celle-ci se rapproche du châssis 3 et le levier t2 tourne de ce fait vers le haut suivant la flèche F (figure 1). L'excentrique 45 de l'arbre 46 est alors soulevé et pousse le coulisseau 22 contre le clapet 23 lequel est décollé de son siège 24, par la collerette 34 du coulisseau 22. Au début de la course de celui-ci, le clapet élastique 25 passe, sous la sollicitation de la partie terminale 32 du coulisseau 22, de la forme concave 23a (figure 5) à la forme convexe 23b tout en restant appliqué sur son siège 24, la partie terminale 32 venant alors en 32b. En pratique, ce déplacement correspond à-environ 1/4 de la course du coulisseau 22. En même temps, le soufflet 4 étant comprimé par la dénivellation du cht8sis 3, provoque dans la chambre 29 une surpression supérieure à la pression de gaz comprimé dans le réservoir 6. Cette surpression est arrentée par le clapet 26 qui est appliqué sur son siège 27, cette application étant aidée par la sollicitation du ressort de rappel 25, ee qui empêche le gaz comprimé de franchir l'ouverture d'entrée 17 vers le réservoir 6. Du c8té opposé à la roue 2, le châssis 3 tena à se soulever en entrstnant la valve 9. Le moyeu 5 actionne alors le levier de commande 12 en rotation vers le bas (flèche H.). L'excentrique 45 5'abaisse, tandis que la pression du gaz dans la chambre 53 sur la membrane 44 maintient la douille de centrage 42 au contact de l'excentrique 45. De ce fait le coulisseau 22 s'abaisse en s'écartant du clapet en position 23a (figure 5), et le gaz comprimé contenu dans l'ouverture 19 et l'alésage 28 s 'introduit entre la collerette 34 et le clapet 23, remplit l'évidement central 33, pénètre dans le canal axial 52 du coulisseau 22 et s'échappe à l'air libre par l'orifice d'échappement 21. La pression dans le soufflet 4 diminue de sorte que le cassis 5 tend à rester à sa position primitive. Quand le véhicule sort du virage le levier 12 revient à sa position initiale. fl soulève l'excentrique 45 et le coulisseau 22, lequel revient au contact du clapet 23 et ferme ainsi la communication entre I'alésa-ge 28 et le canal axial 52. le fait que le clapet flexible 23 passe de la forme concave 23a à la forme convexe 23b pendant une partie non négligeable de la course du coulisseau 22, tout en restant appliqué sur son siège 24 est particulièrement avantageux. En effet pendant cette partie de la course du coulisseau 22, le gaz comprimé dans le soufflet 4 ne peut s'en échapper intempestivement ni pénétrer dans le réservoir 6, puisque par ailleurs le clapet 26 reste fermement appliqué sur son siège 27. Inversement quand le coulisseau 22 commence à s'écarter du clapet 23, la pression sous celui-ci diminue alors que la pression dans la chambre 29 reste constante. Il en résulte que le clapet 23 prend une concavité plus accentuée qui le maintient contre la collerette 34 au début de la course du coulisseau 22. Par ailleurs la réaction de la membrane élastique 44 sollicite le coulisseau 22 dans le sens contraire à son déplacement en direction de l'orifice d'échappement 21. Ces particularités de la valve 9 conforme à l'invention lui confèrent dans les deux sens de manoeuvre une action progressive qui lui donne une excellente sensibilité. La configuration tronconique renversée sur l'axe Z-Z de la partie terminale 32 du coulisseau 22 permet a' introduire le gaz comprimé du réservoir 6 dans la valve 9 vers le soufflet 4 ou d'évacuer le gaz comprimé dans ce dernier vers la valve 9 avec un débit pratiquement proportionnel à l'amplitude de la sollicitation subie par le cassis 3 du véhicule, ce qui est particulièrement avantageux. Dès que le profil de la route redevient normal le levier 12 s'abaisse (flèche G.), l'excentrique 45 cesse de solliciter le coulisseau 22 et revient à sa position initiale. Complémentairement le coulisseau 22 est également rappelé vers sa position initiale par la pression de gaz comprimé exercée sur la membrane élastique 44 dans la chambre 53. Enfin le retrait du coulisseau 22 entrasse le retour sur son siège 24 du clapet 23 par l'action du ressort de rappel 25. La pression de gaz dans le réservoir 6 et la tension du ressort 25 sont d'autre part réglées pour que le gaz puisse écarter le clapet 26 de son siège 27 et; remplir la chambre 29. Il en résulte que le gaz comprimé s'écoule de la chambre 29 dans le passage annulaire libéré entre la collerette 34 et le siège 24, grace à la configuration tronconique de la partie terminale 32. Le gaz pénètre successivement dans l'alésage 28, l'ouverture 19, et la canalisation 8 de liaison de la valve 9 avec le soufflet 4. La pression de gaz dans celui-ci augmente de ce fait ce qui tend à maintenir le châssis 3 et la carrosserie du véhicule à leur niveau initial. Plus le coulisseau 22 éloigne le clapet 23-de son siège 24, et plus le passage annulaire corrélativement dégagé entre la collerette 34 du - coulisseau 22 et le siège 24 est important en raison de la configuration tronconique de la partie terminale 32 du coulisseau 22. De ce fait le débit de gaz comprimé injecté dans le soufflet 4 de suspension est pratiquement proportionnel à l'amplitude du déplacement du coulisseau 22 ou en d'autres termes à 1 t importance de la sollicitation vers la chaussée subie par le châssis 3. La réalisation du manchon de guidage 38 et de la douille 42 de centrage du coulisseau 22 en polyéthylène à haut poids moléculaire confère à la valve 9 une très grande sensibilité aux sollicitations dont le cassis 3 du véhicule est I'objet, en raison du coefficient de frottement particulièrement faible de ce matériau. En outre toute lubrification de ces pièces de centrage et de guidage est supprimée ce qui réduit notablement l'entretien de la valve 9 conforme à l'invention. Les essais ont montré qu'on obtient ainsi une régulation extremement efficace de la suspension du véhicule, ce qui accrott le confort des passagers. L'expérience a également permis de constater que la valve ne tend pas à se gripper au bout d'un très grand nombre de va-et-vient du coulisseau 22, comme les valves connues. L'utilisation de la valve 9 conforme à l'invention présente un intérêt tout particulier pour les véhicules routiers de fort tonnage tels que poids lourds et autocars. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à la réalisation décrite et peut comporter des variantes d'exécution. On citera en particulier les suivantes : la douille oscillante 42 et le manchon de guidage 38 pourraient être réalisés en une matière plastique autre que le polyéthylène à haut poids moléculaire mais présentant des propriétés similaires. Des oscillations continuelles et de faible amplitude de la membrane flexible 44 pendant le déplacement du véhicule risquent à la longue de provoquer une usure excessive. de cette membrane. Pour obvier à cet inconvénient on peut avantageusement équiper l'arbre 46 d'une masselotte et remplacer complémentairement le levier 12 par une lame métallique flexible. L'inertie de la masselotte et la flexibilité de la lame métallique permettent alors de supprimer pour la membrane 44 et le coulisseau 22 les faibles oscillations, par exemple d'amplitude inférieure à 1 mm environ. Dans ces conditions les essais ont montré qu'environ 80% des oscillations sont supprimées sans altérer sensiblement la souplesse de la suspension et le confort des passagers. En revanche cette forme d'exécution de la valve conforme à l'invention en accrott notablement la durée de vie. REVENDICADIONS 1. Valve régulatrice de pression notamment pour suspension pneumatique de véhicules routiers, comportant un corps creux dans lequel sont ménagées une ouverture d'entrée de gaz comprimé destinée à être reliée à un réservoir de gaz comprimé, une ouverture de raccordement avec une canalisation de liaison de la valve avec l'organe de suspension associé, un orifice d'échappement, et des moyens pour mettre en communication ladite ouverture de raccordement soit avec l'ouverture d'entrée de gaz comprimé, soit avec l'orifice d'échappement, caractérisée en ce qu'elle comprend un coulisseau monté axialement dans le corps et coopérant avec un clapet élastique de commande d'admission de gaz comprimé dans la valve interposé entre l'ouverture d'entrée et l'ouverture de raccordement avec l'organe de suspension. 2. Valve conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le coulisseau coopère avec le clapet par une partie terminale tronconique dont la plus grande base est disposée en regard du clapet. 3. Valve conforme à l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle le mouvement du coulisseau est commandé par un arbre rotatif à excentrique solidaire d'un organe de manoeuvre tel qu'un levier, caractérisée en ce que le coulisseau est engagé axialement dans une douille de centrage oscillante montée à coulisse dans le corps entre d'une part l'excentrique de l'arbre et d'autre part un organe de rappel élastique tel qu'une membrane rapporté au corps, cette douille étant maintenue en position neutre par un ressort prenant appui sur le corps, et en ce que la douille est réalisée en une matière plastique telle que du polyéthylène à haut poids moléculaire. 4. Valve conforme à la revendication 3, caractérisée en ce que le coulisseau est monté à coulisse dans un manchon de guidage axial disposé en appui sur le corps entre la douille et le clapet, et en ce que ce manchon est réalisé en une matière plastique telle que du polyéthylène à haut poids moléculaire. 5. Valve conforme à la revendication 4, caractérisée en ce qu'une chambre annulaire coaxiale au coulisseau est ménagée dans le corps entre la douille et le manchon et communique par un canal latéral avec l'ouverture de raccordement de la valve à l'organe de suspension. 6. Valve conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le clapet est maintenu en appui contre son siège par un ressort de rappel coaxial au coulisseau et prenant contre-appui sur un second clapet obturateur de l'ouverture d'entrée de gaz comprimé, ledit second clapet formant clapet de non-retour du gaz de l'organe de suspension vers le réservoir. 7. Valve conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le coulisseau présente un canal axial mettant en communication ladite ouverture de raccordement avec l'orifice d'échappement quand le coulisseau est écarté du clapet associé. 8. Valve conforme à l'une des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que l'arbre rotatif à excentrique est muni d'une masselotte et en ce que l'organe de manoeuvre est constitué par une lame métallique flexible. 9. Valve conforme à l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que le coulisseau est maintenu en contact permanent avec l'excentrique de l'arbre par la pression du gaz comprimé issu de l'organe de suspension et pénétrant par le canal latéral dans la chambre annulaire. 10. Valve conforme à l'une des revendications 7 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour réaliser une action progressive dans les deux sens de manoeuvre, ces moyens comprenant d'une part, l'organe de rappel élastique du coulisseau dans sa chambre annulaire agissant par réaction, et d'autre part, le clapet élastique de commande dont la flexibilité permet de maintenir fermée l'entrée du canal axial du coulisseau pendant une partie de la course du coulisseau avant décollement du clapet de son siège ou en sens contraire avant ouverture du canal axial du coulisseau.