Brevet FR2411323A1 — publié le 19790706

L'invention concerne un convertisseur de pression destiné transformer une pressiow d'entrée de convertisseur qui varie suivant une relation donnée en une pression de sortie de convertisseur qui varie suivant une relation désirée différente et, plus particulièrement, à transformer une pression d'entrée variant proportionnellement à une grandeur en une pression de sortie variant suivant une caractéristique brisée qui, après la brisure, rejoint progressivement la pression d'entrée à mesure que celleci monte. Selon l'invention, un tel convertisseur est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend un corps de convertisseur dans lequel sont guidés un piston étagé et un piston annulaire qui entoure le piston étagé, le piston annulaire étant pressé par un ressort relativement fort contre une butée sur le piston étagé et s'appuyant par un ressort plus faible sur le corps, et une soupape régulatrice disposée dans le corps et à travers laquelle un orifice d'entrée peut être relié à un orifice de sortie du corps de convertisseur) la pression d'entrée, appliquée à l'orifice d'entrée, agissant sur la partie de plus grand diamètre du piston étagé et la pression de sortie, régnant dans l'orifice de sortie du convertisseur, agissant sur la partie de plus petit diamètre du piston étagé et sur une face annulaire du piston annulaire. Un tel convertisseur de pression permet de réaliser la conversion désirée de façon très simple. Il ne comprend que quelques pièces de fabrication simple, il travaille de façon fiable, sans perturbations et de manière sensible. En particulier grâce à-la prévision d'évidements pour la réception des ressorts dans le piston annulaire et à la réalisation de l'autre piston sous forme d'un piston étagé, dans lequel est logée la soupape régulatrice, on obtient un appareil compact de faible encombrement. La fabrication es.t simplifiée surtout grtce au fait que le corps de convertisseur se présente comme un récipient cylindrique étagé dont le caté ouvert est fermé par un couvercle. Les surfaces de cylindre pour les pistons peuvent ainsi être usinées très facilement et les pistons avec les ressorts peuvent être montés rapidement. Une autre simplification provient de l'utilisation d'une soupape à double siège comme soupape régulatrice, l'agence ment pouvant être tel qu'un- siègeradialement extérieur relie l'orifice d'entrée å l'orifice de sortie quand le clapet en est écarté et qu'un siège intérieur relie l'orifice d'entrée à l'atmosphère extérieurequand le clapet est écarté de ce siège intérieur. La pression dans la conduite de sortie raccordée à l'ori- fice de sortie est normalement inférieure ou tout au plus égale & la pression dans la conduite d'admission raccordée à l'orifice d'entrée. Elle peut être supérieure & cette pression si, selon une autre caractéristique,-une conduite d'alimentation débouche dans la chambre de cylindre d'où part l'orifice de sortie. Ladite chambre est dans ce cas raccordée par une soupape l'alimentation et a l'échappement d'air, l'autre chambre de cylindre du convertisseur étant fermée. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la face utile de la partie de plus grand diamètre du piston etagé est plus petite que la face utile de la partie de plus petit diamètre du piston étagé majorée de la face utile annulaire du piston annulaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que du dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une coupe axiale d'un convertisseur de pression selon l'invention - la figure 2 est un graphique montrant la relation entre la pression d'entrée (en abscisses) et la pression de sortie (en ordonnées) du convertisseur de la figure 1 ; et - la figure 3 est un graphique représentant la relation entre la pression d'entrée (en ordonnées) du convertisseur de la figure 1 et une charge d'essieu (en abscisses) d'un véhicule automobile possédant une suspension 9 air comprimé et dans lequel est installé le convertisseur. Le convertisseur représenté possède un corps 1 qui a la forme d'un récipient cylindrique étagé, dans lequel sont logés un piston étagé 2 et un piston annulaire 3 et dont le caté ouvert est fermé par un couvercle 4. La partie 5 de plus grand diamètre du piston étagé 2 est guidée sur la paroi intérieure 6 du corps et il en va de mEme pour le piston annulaire 3, dont le diamètre extérieur est plus grand que le diamètre extérieur de la partie 5 de plus grand diamètre du piston étagé 2. Ce dernier a également la forme d'un récipient cylindrique et dans son fond 7 est incorporée une soupape régulatrice 8 sous forme d'une soupape & double siège. Un siège 9 de cette soupape est formé par le fond 7 lui-méme et l'autre siège, désigné par 10 et situé radialement8 l'intérieur du siège 9, est formé par l'extrémité libre d'un élément tubulaire d'actionnement ll faisant saillie du couvercle 4. Les sièges 9 et 10 peuvent être fermés par un clapet 12 monté sur un ressort 13 et pouvant etre écarté du siège extérieur 9, contre l'action du ressort 13, par l'élément d'actionnement 11. Le piston annulaire 3 est guidé axialement sur le piston étagé 2 par son côté radialement intérieur, par lequel il est pressé par un ressort 14 relativement fort contre une butée 15 portée par le piston étagé 2. Le ressort 14 est reçu dans un évidement 16 du piston annulaire 3 et un deuxième ressort 17 qui est plus faible que le ressort 14 est reçu dans un autre évidement 18 formé plus a l'extérieur, également dans le piston annulaire 3. Les évidements 16 et 18 s'ocrent vers des côtés opposés et le piston annulaire 3 s'appuie sur le couvercle 4 par l'intermédiaire du ressort 17 relativement faible.L'espace 19 entre les pistons 2 et 3 communique par un canal 20 avec un orifice d'échappement d'air 21, dans lequel débouche également l'intérieur de l'élément d'åctionnement tubulaire 11, et qui communique avec l'atmosphère extdrieurÇ.Le fond 22 du corps I présente un orifice d'entrée 23 et le couvercle 4 présente un orifice de sortie 24. Le corps 1 possède une section droite circulaire et l'orifice d'entrée 23, les pistons 2 et 3, les ressorts 14, 17, la soupape régula- trice 8 et l'élément d'actionnement ll sont concentriques à l'axe 25 du corps 1.Le caté ouvert du piston étagé 2 en forme de récipiént cylindrique est dirigéWvers l'orifice d'entrée 23, La chambre de cylindre 26 dans laquelle est située la face utile de la partie 5 de plus grand diamètre du piston étagé 2 est reliée, a travers le siège extérieur 9 quand le clapet 12 est écarté de ce siège, à la chambre de cylindre 27 dans laquelle est située la face utile 28 de la partie 7 de plus petit diamètre du piston étagé 2 et la face utile annulaire 29 du piston annulaire 3. Fonctionnement. A l'orifice d'entrée 23 est appliquée, par exemple, la pression prélevée d'organes de suspension pneumatique du véhicule dans lequel le convertisseur peut être installé, pression qui varie proportionnellement à la charge d'essieu de ce véhicule. Comme on peut le voir sur la figure 3, cette pression d'entrée de convertisseur, désignée par P sur la figure 3, varie de façon linéaire avec la charge, désignée par L(Mp). Cette pression d'entrée pousse les deux pistons 2, 3 vers la droite dans la représentation de la figure 1, de sorte que le clapet 12 est écarté par l'élément d'actionnement Il rigide du siège extérieur 9. Le fluide de pression s'écoule ensuite de la chambre de cylindre 26- dans la chambre de cylindre 27 puis vers l'orifice de sortie 24.En raison des rapports dimensionnels des faces utiles du piston étagé 2 et du piston annulaire 3 et en raison des rapports de forces des ressorts 14 et 17, il s'établit dans l'orifice de sortie 24 une pression de 1 bar par exemple lorsque la pression dans l'orifice d'entrée 23 est de 2 bars. Le ressort de compression 14 presse les deux pistons l'un contre l'autre (presse le piston annulaire 3 contre la butée 15 du piston étagé 2), de manière que ces deux pistons peuvent être considérés comme un ensemble rigide.Lorsque la pression dans l'orifice d'entrée 23 monte, la pression dans l'orifice de sortie 24 monte également, mais plus faiblement (partie inférieure de la caractéristique de la figure 2), jusqu'a ce que, 9 une pression de 4,5 bars par exemple dans l'orifice d'entrée 23, la pression dans l'orifice de sortie 24 atteigne une valeur suffisamment grande pour repousser le piston annulaire 3 contre l'action du puissant ressort 14. Le couplage établi entre les deux pistons 2 et 3 par la précontrainte engendrée par le puissant ressort 14 est ainsi défait et, dans la deuxième partie de la caractéristique de pression qui commence maintenant, après la brisure a la pression d'entrée de 4,5 bars, la pression dans l'orifice de sortie 24 monte beaucoup plus rapidement lorsque la pression d'entrée crott. Le piston annulaire situé radialement l'extérieur du piston étagé est en quelque sorte hors fonction et la régulation ne s'effectue plus que par la petite face utile 28 du piston étagé 2. Lorsque la pression dans l'orifice d'entrée 23 atteint la valeur de 6 bars par exemple, la pression dans l'orifice de sortie 24 atteint également 6 bars. Si la pression dans la conduite de sortie raccordée a l'orifice de sortie 24 doit monter encore davantage, il faut raccorder la chambre de cylindre 27 par une soupape à une alimentation et un échappement. Un convertisseur de pression selon l'invention convient tout spécialement aux véhicules automobiles comprenant une suspension a air comprimé et une régulation automatique de l'effort de freinage en fonction de la charge du véhicule. Suivant le mode de combinaison des caractéristiques des pistons et des ressortis, on peut obtenir différentes plages de travail sur une caractéristique de pression brisée dont la partie supérieure rejoint progressivement la pression d'entrée. R E V E N D I C A T I O N S 1. Convertisseur de pression destiné à transformer une pression d'entrée de convertisseur qui varie suivant une relation donnée en une pression de sortie de convertisseur qui varie suivant une relation désirée différente et, plus particulierement, à transformer une pression d'entrée variant proportionnellement a une grandeur en une pression de sortie variant suivant une caractéristique brisée qui, après la brisure, rejoint progressivement la pression d'entrée à mesure que celle-ci monte caractérisé en ce qu'il comprend un corps de convertisseur dans lequel sont guidés un piston étagé et un piston annulaire qui entoure le piston étagé, le piston annulaire étant pressé par un ressort relativement fort contre une butée sur le piston étagé et s'appuyant par un ressort plus faible sur le corps, et une soupape régulatrice disposée dans le corps et & travers laquelle un orifice d'entrée peut être relié à un orifice de sortie du corps de convertisseur, la pression d'entrée, appliquée à l'orifice entrée, agissant sur la partie de plus grand diamètre du piston étagé et là pression de sortie, régnant dans l'orifice de sortie du convertisseur, agissant sur la partié de plus petit diamètre du piston étagé et sur une face annulaire du piston annulaire. 2. Convertisseur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face utile de la partie de plus grand diamètre du piston étagé est plus petite que la face utile de la partie de plus petit diamètre du piston étagé majorée de la face utile annulaire du piston annulaire. 3. Convertisseur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston annulaire est guidé par son cAté extérieur sur la paroi intérieure du corps de convertisseur et glisse par son ctté intérieur sur le piston étagé en étant guidé sur lui. 4. Convertisseur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace entre les pistons communique avec un orifice d'échappement d'air. 5. Convertisseur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston annulaire présente des évidements. pour la réception des ressorts, qui s'ouvrent vers des catés opposés. 6. Convertisseur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de convertisseur affecte la forme d'un récipient cylindrique étagé dont le caté ouvert est ferme par un couvercle. 7. Convertisseur de pression selon les revendications 1 et 6 prises ensemble, caractdrisé en ce que le couvercle présente l'orifice de sortie et un orifice d'échappement d'air, porte un élément d'actionnement pour la soupape régulatrice et sert d'appui pour le ressort plus faible, servant lui-même d'appui pour le piston annulaire. 8. Convertisseur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston étagé affecte la forme d'un récipient cylindrique, dans le fond duquel est incorporée la soupape régulatrice et dont le cbté ouvert est dirigé vers l'orifice d'entrée. 9. Convertisseur de pression selon les revendications 1 et 6 prises ensemble, caractérisé en ce que le corps de convertisseur possède une section droite circulaire et en ce que l'orifice d'entrée, situé dans le fond du corps de convertisseur, les deux pistons, la soupape régulatrice et ltélément d'actionnement s'étendant du couvercle sont disposés concentriquement par rapport & l'axe du corps de convertisseur. 10. Convertisseur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape régulatrice est une soupape double siège possédant un siège intérieur formé par l'extrémité de l'élément d'actionnement et un siège extérieur formé sur le piston étagé. 11. Convertisseur de pression selon la revendication 10, caractérisé en ce que siège extérieur relie l'orifice d'entrée l'orifice de sortie quand le clapet de la soupape régulatrice est écarté du siège extérieur et en ce que le siège intérieur relie l'orifice d'entrée à l'atmosphare extérieure quand le clapet est écarté du siège intérieur. 12. Convertisseur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une conduite d'alimentation débouche dans la chambre de cylindre d'où part l'orifice de sortie.