Brevet FR2463876A1 — publié le 19810227

La présente invention concerne un ressort à gaz com- portant un cylindre qui définit intérieurement une cavité entre ses deux extrémités, dont la première est munie d' un fond qui ferme la cavité et dont la seconde est munie d'un dispositif d'étanchéité et de guidage que traverse u- ne tige de piston qui s'étend à l'intérieur et à l'exté- rieur de la cavité et qui est déplaçable axialement rela- tivement au cylindre entre une position d'enfoncement ma- ximum et une position de sortie maximum et porte à son ex- trémité intérieure un ensemble de piston divisant la cavi- té du cylindre en deux chambres de travail, dont la pre- mière est adjacente au fond du cylindre, tandis que la se- conde est adjacente au dispositif de guidage et d'étanché- ité, les dites chambres communiquant entre elles par des moyens de passage qui permettent à un fluide sous pression contenu dans la cavité de passer de l'une à l'autre lors- que la tige et l'ensemble de piston se déplacent axiale- ment, des moyens amortisseurs étant prévus pour la course de sortie de la tige de piston lorsque celle-ci se rapproche de sa position de sortie maximum, moyens qui comprennent deux éléments, dont l'un est un piston et 1' autre un cylindre, l'un de ces éléments étant prévu dans la cavité, près de la seconde extrémité du cylindre, tan- dis que l'autre se trouve sur la tige de piston, près de l'ensemble de piston, le piston amortisseur pénétrant dans le cylindre amortisseur lorsque la tige de piston se rapproche de sa position de sortie maximale pour y définir une chambre d'amortissement et des moyens itrang és::d!é- chappment du fluide étant prévus pour faire communiquer la chambre d'amortissement avec le reste de la cavité quand le piston amortisseur a pénétré dans le cylindre qui lui est associé. Un ressort à gaz de ce type est décrit dans le bre- vet U.S. N0 3 963 227. Dans ce brevet, le cylindre amor- tisseur est en forme de godet et est situé à l'extrémité intérieure de la tige de piston, tandis que le piston a- mortisseur est un élément annulaire fixé au cylindre du ressort à gaz et qui entoure la tige de piston. L'invention a pour objet de réaliser un ressort à gaz ayant une très grande sécurité de fonctionnement et dont la construction est simple et peu coûteuse. A cet effet, dans le ressort à gaz selon l'inven- tion, le cylindre amortisseur est prévu à l'intérieur de la cavité, près du dispositif d'étanchéité et de guidage, et le piston amortisseur est prévu sur la tige de piston et peut être déplacé axialement relativement à celle-ci entre une première position extrême, plus proche de l'en- semble de piston, et une seconde position extrême, qui en est plus éloignée. L'invention a également pour objet d'obtenir un ef- fet d'amortissement à plusieurs degrés lorsque la tige de piston s'approche de sa position de sortie maximum et qu' au même moment le ressort à gaz passe d'une première o- rientation dans l'espace, dans laquelle l'extrémité exté- rieure de la tige de piston est tournée vers le bas, àa une seconde orientation, dans laquelle cette extrémité est tournée vers le haut. A cet effet, le piston amortisseur fonctionne com- me un premier moyen à soupape en fermant une partie de la section des moyens de passage du fluide lorsqu'il se trouve dans sa première position extrême pour augmenter la résistance à l'écoulement de ces moyens de passage et ces derniers sont munis d'un second-moyen a soupape réa- gissant au sens du déplacement de la tige de piston rela- tivement au cylindre pour augmenter la résistance a l'é- coulement des moyens de passage lorsque la tige de piston exécute sa course de sortie, tandis que le premier moyen à soupape produit une augmentation supplémentaire de la résistance à l'écoulement des moyens de passage lorsque le piston amortisseur est amené dans sa première extrême, augmentation qui s'ajoute a celle déjà fournie par le se- cond moyen à soupape en réaction à la course de sortie de la tige de piston. De toute façon, l'invention sera bien comprise à il aidu de la description qui suit, on r6férence au dessin sch6maLique annexe, représentant, A titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce ressort A gaz: Fig. l montre le ressort a gaz selon l'invention utilisé comme contrepoids d'un panneau relevable; Fig. 2 est une vue en coupe longitudinal de ce res- sort A gaz. La -figure 1 montre un couvercle 10 de coffre à baga- ges de véhicule automobile. Ce couvercle 10 s'articule au moyen de charnières Il sur la carrosserie du véhicule. Il est représenté en trait continu en position fermée et en trait discontinu en position ouverte. Un ressort à gaz 12, comprenant un cylindre 13 et une tige de piston 14 est monté entre la carrosserie 15 et le couvercle 10. A cet effet, le cylindre 1 est fixé au moyen d'une charnière 16 à la carrosserie 15, tandis que la tige de piston s' articule ecl 17 sur le couvercle. Le gaz comprimé contenu dans le cylindre 13 tend à repousser la tige de piston 14 hors de ce dernier. La force du ressort A gaz aide donc 20. soulever le couvercle de la position fermée vers la po- sition ouverte. Le ressort A gaz selon l'invention est représenté plus en détail A la figure 2. Le cylindre 13 est fermé. l'une d(le ses extrémités par un fond 18. A son autre ex- trémité, il est muni d'un dispositif d'étanchéité et de guidage 19, qui comporte un élément 20 pour le guidage de la tige de piston 11l et un joint d'étanchéité 21. Un ensemble de piston 22 est fixé à l'extrémité intérieure de la tige 1à. Cet ensemble 22 comprend le piston pro- prement dit 2 et une rondelle 241. Le piston 23 et la ron- delle 24 sont montés tous deux sur un prolongement 25 de diamAtre réduit de l'extrémité intérieure de la tige de piston 1ll. Ils sont immobilisés axialement par l'épaule- ment 26 entre la tige de piston et son prolongement et par une tête de rivet 27 à l'extrémité libre du prolonge- ment 25. Une rainure annulaire 28 est définie entre le piston 23 et la rondelle associée 24. Cette rainure 28 est ouverte dans le sens radial. Un segment de piston 29 est logé dans la rainure 28. Son épaisseur, mesurée dans le sens axial, est inférieure à la largeur de la rainure, mesurée dans le même sens. La segment 29 est en contact légèrement frottant avec la face de révolution interne du cylindre 13. Le piston 23 est muni d'une pluralité d'alésages parallèles à son axe, dont l'un 32 est représenté à la figure 2. Ces alésages présentent un étranglement 32 à leur partie supérieure. Cet étranglement 32 débouche en un point plus rapproché de l'axe du segment que le bord intérieur de celui-ci. La rondelle 24 est munie d'une pluralité d'ouvertures 35, disposées autour du prolonge- ment 25 de la tige de piston. Le piston 23 a un diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur du cylindre 13, de sorte qu'un espace annulaire 36 est lais- sé libre entre le piston et le cylindre. Le diamètre ex- térieur de la rondelle 24 est sensiblement égal au diamè- tre intérieur du cylindre, mais il subsiste cependant un mince espace 50 entre la rondelle 24 et la face interne du cylindre. La sec-tion de cet espace 50 est inférieure à celle de l'étranglement 32 ou que celle d'une pluralité d'étranglements 32, suivant le cas. A l'intérieur du cylindre 13 est définie une cavité 7. Cette cavité est divisée par l'ensemble de piston 22 en deux chambres de travail 37a et 37b. On peut voir à la figure 2 qu'il est prévu à l'extrémité supérieure du cy- lindre 13 un cylindre amortisseur 38, qui est constitué par un manchon cylindrique. Ce manchon 8 est en contact par son extrémité supérieure avec le joint d'étanchéité 21 et,par son extrémité inférieure, avec une saillie an- nulaire 39 formée par un étranglement de la section du cylindre 13. Un piston amortisseur 40, également conformé en manchon, est monté coulissant sur la Lige de piston 14. L'extrémité inférieure de ce manchon 40 est munie d'une bride annulaire 41 saillant radialement sers l'intérieur, qui entoure une partie 42 de la tige de piston, dont le diamètre est inférieur à celui du reste de la tige et su- périeur à.celui du prolongement 25. La transition entre la partie 42 et le reste de la tige de piston forme un é- paulement 43. Comme le montre la fig. 2, la bride annu- laire intérieure 41 est en contact avec cet épaulement 3. La face en bout inférieure du piston en forme de man- chon 40 est désignée par la référence 44. Le cylindre 13 du ressort à gaz est rempli d'un gaz comprimé. La pression de ce gaz agit sur la section de la tige de piston 14 et tend à faire sortir cette derniè- re du cylindre 13 vers le haut de la figure 2. Le ressort à gaz selon l'invention fonctionne de la manière suivante: Lorsque la tige de piston 14 s'enfonce dans le cy- lindre 13 en se déplaçant vers le bas de la figure 2 con- tre la force antagoniste du gaz comprimé, le segment 29 vient en contact avec la rondelle 24. Le gaz peut alors passer de la chambre 37a, qui diminue de volume, à la chambre 37b, dont le volume augmente, en s'écoulant dans l'espace annulaire 36, puis contre le bord intérieur du segment 29; de là, il peut s'échapper à travers les ou- vertures 35 de la rondelle 24, en décollant de celle-ci le manchon-piston 40. Cet enfoncement de la tige de pis- ton 40 correspondant au mouvement de fermeture du cou- vercle 10 du coffre à bagages (cf. fig. 1) et il n'est donc pas sensiblement amorti. Par contre, lorsqu'on ouvre le couvercle 10, c'est- à-dire lorsqu'on le fait passer de la position représen- tée en trait continu à celle dessinée en trait disconti- nu, la tige de piston 14 exécute une course de sortie relativement au cylindre 13. Pendant ce déplacement de la tige de piston 14 vers le haut de la figure 2, le seg- ment 29 vient en appui contre le piston 23, ce qui a pour effet de fermer l'espace annulaire 36. Toutefois, pendant cette course de sortie, le ressort à gaz et donc la tige de piston changent d'orientation (cf. fig. 1). Aussi long- temps que l'extrémité intérieure de la tige de piston 14 est tournée vers le haut, le manchon-piston 40 reste dans la position représentée à la figure 2. Pendant cette première phase de la course de sortie de la tige de piston 14, le gaz comprimé peut passer de F....... -. a,. -. la chambre 37b à la chambre 37a en s'écoulant par les é- tranglements 32, ipuis par les o"yertures 35, qui ne sont pas fermées par le manchonpiston 40. Comme la section des étranglements 32 est considérablement inférieure à celle de l'espace annulaire 36, cette phase de la course de sortie de la tige de piston 16 est déjà amortie par rapport à la course d'enfoncement. Dès que le ressort à gaz 12, dont l'extrémité infé- rieure à la figure 2 suit le pivotement vers le haut du couvercle 10, a franchi l'horizontale, l'extrémité inté- rieure de la tige de piston 14 est tournée vers le bas, comme il ressort de la position dessinée en trait discon- tinu à la figure 1. Le manchon-piston 40 retombe, vient en appui contre la rondelle 24 et ferme les ouvertures 32 A ce-moment commence une deuxième phase d'amortissement. Le gaz contenu dans la chambre 37b ne peut plus s'écouler par les ouvertures 35; il ne lui reste plus pour passer dans la chambre 37a que l'étroit passage annulaire 50 entre la face cylindrique externe de la rondelle 24 et la face interne du cylindre Il. Après avoir franchi ce pas- sage, il peut s'écouler à travers les étranglements 32. La section du passage annulaire 50 défini entre la rondel- le 24 et la face interne du cylindre 13 est inférieure à celle de l'étranglement (ou des étranglements) 32. Au cours de cette deuxième phase de la course de sortie de la tige de piston 14, le déplacement de cette dernière est encore davantage amorti que pendant la première phase. Lorsque le manchon-piston 40 pénètre dans le man- chon-cylindre 38, position représentée en trait disconti- nu à la figure 2, il se forme à l'intérieur du manchon- cylindre une chambre d'amortissement 46. Un espace annu- laire 47 est défini entre la face de révolution interne du manchon-piston 40 et la face cylindrique interne du manchon-cylindre 38. Cet espace permet du gaz comprimé de passer de la chambre d'amortissement 46 à la partie inférieure (à la fig. 2) de la chambre de travail 37b. La section de l'espace annulaire 47 est dimensionnée de fa- çon à produire un effet d'amortissement supplémentaire. La face de révolution externe du manchon-piston 40 est conique, comme on peut le voir en trait discontinu à la figure 2-. Il en résulte que la section de l'espace annu- laire 47 diminue à mesure que le manchon-piston 40 s'en- fonce dans le manchon-cylindre 38. Pendant cette course d'enfoncement du manchon 40 dans le manchon 38, une force de sens opposé à celui de cette course agit sur le man- chon-piston 40, force créée par l'augmentation de la pres- -sion du gaz à l'intérieur de la chambre d'amortissement 46. Cette force maintient la face en bout 44 du manchon- piston 40 fortement appliquée contre la rondelle 24, de sorte que les ouvertures 35 restent parfaitement fermées. Le ressort à gaz selon l'invention est d'une cons- truction simple et peut être facilement assemblé. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la forme d'exécu- tion qui vient d'être décrite à titre d'exemple seule- ment; elle en embrasse, au contraire, toutes les varian- tes de réalisation. Par exemple, le piston amortisseur peut être en matière plastique. Le fluide sous pression est un gaz comprimé, mais une petite quantité de liquide peut être présente dans la cavité (37) du cylindre. - REVENDICATIONS - 1.- Ressort à gaz, comportant un cylindre (13) qui définit intérieurement une cavité (37) entre ses deux ex- trémitis, dont la première-est munie d'un fond (i8) qui ferme la cavité et dont la seconde est munie d'un dispo- sitif d'étanchéité et de guidage (19) que traverse une tige de piston (14) qui s'étend à l'intérieur et à l'ex- térieur de la cavité et qui est déplaçable axialement re- lativement au cylindre entre une position d'enfoncement maximum et une position de-sortie maximum et porte à son extrémité intérieure un ensemble de piston (22) divisant la cavité du cylindre en deux chambres de travail (37a, 37b), dont la première (37a) est adjacente au fond du cy- lindre, tandis que la seconde (37b) est adjacente au dis- positif d'étanchéité et de guidage, les dites chambres communiquant entre elles par des -oyens de passage qui permettent à un fluide sous pression contenu dans la ca- vité de passer de l'une à l'autre chambre lorsque la tige et l'ensemble de piston se déplacent axialement, des moyens amortisseurs étant prévus pour la course de sortie de la tige de piston lorsque celle-ci se rapproche de sa position de sortie maximum, moyens qui comprennent deux éléments, dont l'un-est un piston (40) et l'autre un cy- lindre (38), l'un de ces éléments étant prévu dans la cavité, près de la seconde extrémité du cylindre, tandis que l'autre se trouve sur la tige de piston, près de 1' ensemble de piston, le piston amortisseur pénétrant dans le cylindre amortisseur lorsque la tige de piston se rap- proche de sa position de sortie maximum pour y définir u- ne chambre d'amortissement (46) et des moyens étranglés d'échappement du fluide étant prévus pour faire communi- quer la chambre d'amortissement avec le reste de la cavi- té quand le piston amortisseur a pénétré dans le cylindre amortisseur, caractérisé en ce que le cylindre amortisseur (38) est prévu à l'intérieur de la cavité (37), près du dispositif d'étanchéité et de guidage (19), et en ce que le piston amortisseur (40) est prévu sur la tige de pis- ton et peut être déplacé axialement relativement à celle- ci entre une première position extrême, plus proche de 1' ensemble de piston (22), et une seconde position extrême, qui en est plus éloignée. 2.- Ressort à gaz selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le cylindre amortisseur (38) est un cy- lindre de section annulaire qui entoure à une certaine distance la tige de piston et en ce que le piston amortis- seur (40) est conformé en manchon qui entoure la tige de piston et qui est monté coulissant sur celle-ci. 3.- Ressort à gaz selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le cylindre amor- tisseur (38) est défini par un manchon cylindrique adja- cent à la face de révolution interne du cylindre (13) du ressort. 4.- Ressort à gaz selon la revendication 3, carac- térisé en ce que le manchon-cylindre (38) est immobilisé axialement entre le dispositif d'étanchéité et de guidage (19) et une nervure (39)Lsaillant radialement vers l'in- térieur formée sur la paroi du cylindre (13) du ressort. 5.- Ressort à gaz selon l'une quelconque des re- vendications 2 à 4, caractérisé en ce que le manchon-pis- ton (40) présente une bride annulaire (41) saillant ra- dialement vers l'intérieur, qui entoure une partie ((42) de diamètre réduit de la tige de piston (14), partie dont la transition avec le reste de la tige de piston forme un épaulement (43) tourné vers le fond (18) du cylindre, la bride annulaire (41) venant en appui contre l'épaulement (43) lorsque le manchon-piston (40) se trouve dans sa se- conde position extrême. 6.- Ressort à gaz selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 5, caractérisé en ce que le manchon-piston (40) présente une face en bout (44) sensiblement perpendi- culaire à l'axe du cylindre (13) du ressort, face qui est tournée vers le fond (18) de ce cylindre, une face de bu- tée étant prévue sur la tige de piston (14) pour l'appui de la face en bout (44) lorsque le manchon-piston (40) se trouve dans sa première position extrême. 7.- Ressort à gaz selon la revendication 6, carac- térisé en ce que la face de butée est définie par l'en- semble de piston (22). 8.- Ressort à gaz selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que le piston amor- tisseur (40) fonctionne comme un premier moyen à soupape en fermant une partie de la section d'écoulement des moy- ens de passage du fluide lorsqu'il se trouve dans sa pre- mière position extrême, pour augmenter la résistance à 1' écoulement de ces moyens de passage (31,36,35,50). 9.- Ressort à gaz selon la revendication 8, carac- térisé en ce que les moyens de passage du fluide (31,36, ,50) sont munis d'un second moyen à soupape (29) réagis- sant au sens de déplacement de la tige de piston relative- ment au cylindre pour augmenter la résistance à l'écoule- ment des moyens de passage lorsque la tige de piston exé- cute sa course de sortie. 10.- Ressort à gaz selon la revendication 9, carac- térisé en ce que le premier moyen à soupape (40) produit une augmentation supplémentaire de la résistance à l'écou- lement des moyens de passage (31,36,35,50) lorsque le pis- ton amortisseur (40) est amené dans sa première position extrême, augmentation qui s'ajoute à celle déja fournie par le second moyen à soupape en réaction à la course de sortie de la tige de piston. 11.- Ressort à gaz selon l'une quelconque des re- vendications 5 à 10, caractérisé en ce que l'ensemble de piston (22) est monté sur une autre- partie (25) de diamè- tre encore plus réduit de la tige de piston, la transi- tion entre cette autre partie (25) et la partie-de dia- mètre réduit (42) entourée par la bride annulaire (41) du piston amortisseur formant un épaulement (26) tourné vers le fond (18) du cylindre, l'ensemble de piston (22) étant immobilisé axialement sur la tige de piston (14), d'une part, par cet épaulement (26) et, d'autre part, par des moyens de fixation (27) à l'extrémité de la partie de dia- 1.1 mètre encore plus réduit qui est la plus proche du fond. 12.- Ressort à gaz selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 11, caractérisé en ce que le piston a- mortisseur est en matière plastique-. 13.- Ressort à gaz selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 12, caractérisé en ce que le piston a- mortisseur (40) se déplace entre ses deux positions ex- trêmes relativement à la tige de piston (14) par gravité, suivant l'orientation dans l'espace du ressort à gaz. 14.- Ressort à gaz selon l'une quelconque des reven- dication 1 à 13, caractérisé en ce que le fluide sous pression est un gaz comprimé. 15.- Ressort à gaz selon la revendication 14, ca- ractérisé en ce qu'une petite quantité de liquide est présente dans la cavité (37). 16.- Ressort selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 15, caractérisé en ce que les moyens d'échappe- ment du fluide (47) entre la chambre d'amortissement et la cavité (37) sont constitués par un espace annulaire entre une face de révolution interne du cylindre amortis- seur (38) et une face de révolution externe du piston a- mortisseur (40). 17.- Ressort à gaz selon la revendication 16, ca- ractérisé en ce que la face de révolution externe du piston amortisseur (40) est légèrement conique, avec son petit diamètre à l'extrémité du piston amortisseur tournée vers le dispositif d'étanchéité et de guidage,