Brevet FR2475173A1 — publié le 19810807

La présente invention concerne un dispositif à cy- lindre et piston comportant: a) un cylindre ayant un axe et deux parois en bout, b) une cavité définie iA l'intérieur de ce cylindre, c) une tige de piston axialement déplaçable, qui s'étend a l'intérieur et a l'extérieur de cette cavité en tra- versant au moins une des parois en bout, d) un ensemble de piston A l'intérieur de la cavité, lié cinématiquement à la tige de piston et définissant deux chambres de travail à l'intérieur de la cavité, e) un fluide contenu dans la cavité, f) au moins un moyen de passage qui s'étend en travers de l'ensemble de piston et relie l'une à l'autre les deux chambres de travail pendant une partie du déplacement de cet ensemble relativement au cylindre. On connaît déjà-des dispositifs A cylindre et pis- ton de cc type..L'un d'eux est décrit, par exemple, dans le Modèle d'Utilité allemand N 7,8 33 144. Dans ce dispositif connu, le moyen de passage est défini par un alésage de faible section, qui est parallèle à l'axe du cylindre. La section de cet alésage est très petite pour obtenir que l'effet d'amortissement désiré se produise lorsque la tige de piston se déplace relativement au cylindre. Dans le cas de ressorts A gaz, le diamètre de cet alésage est compris entre 0,3 et 0,4 mm environ. En raison précisément de ce faible diamètre, ce passage est exposé au risque d'être fréquemment obturé par des iz- puretés contenues dans le fluide. En outre, il faut appor- ter a l'usinage de cet alésage une extrême précision pour assurer le maintien de l'effet amortisseur dans les limi- tes voulues. L'invention a donc polir objet de réaliser un dispo- sitif à cylindre et piston du même type, mais dans lequel l'effet d'amortissement désiré peut être obtenu au moyen d'un passage de section beaucoup plus grande que dans les dispositifs similaires utilisés couramment à ce jour, de façon à en faciliter l'usinage et à empêcher son obtura- tion par des impuretés du fluide. A cet effet, dans le dispositif selon l'invention, au moins une partie du moyen de passage est définie par une succession de tronçons de passage curvilignes ou rec- tilignes suivant un parcours sinueux. Dans un passage si- nueux de ce genre, le fluide d'amortissement change fré- quemment de direction. Il en résulte une forte augmenta- tion de la résistance à l'écoulement, donc de l'amortisse- ment, ce qui permet d'obtenir le même effet amortisseur a- vec une section des tronçons de passage beaucoup plus gran- de que celle de l'alésage qui constitue le passage étran- glé dans les dispositifs connus. Eu égard à cette augmen- tation de la résistance à l'écoulement, les tronçons suc- cessifs peuvent être reliés entre eux par des chambres de turbulence. Dans une forme d'exécution préférée du dispositif selon l'invention, au moins une partie de la succession sinueuse de tronçons de passage-est disposée dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du cylindre. Les éléments de piston munis de tronçons successifs peuvent être fabriqués de façon simple, en utilisant une technique de frittage ou par moulage de matière plastique. D'autres caractéristiques de ce dispositif sont contenus dans les sous-revendications. De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce dispositif: Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un ressort à gaz selon l'invention; Fig. 2 est une vue en coupe A une plus grande é- chelle de l'ensemble de piston du ressort à gaz de fig. 1; Fig. 3 est une vue de dessus de l'ensemble de pis- ton de fig. 2, montrant le moyen de passage à l'cntrée; Fig. 4I est une vue de l'autre face en bout de Il ensemble de piston de fig. 1 à 3; Fig. 5 est une lue en coupe longitudinale d'une 2475 173 autre forme d'exécution d'ensemble de piston de ressort a gaz selon l'invention, avec des alésages longitudinaux en série; Fig. 6 est une vue de dessus de l'ensemble de pis- ton de fig. 5; Fig. 7 est une vue très schématisée du moyen de passage dans l'ensemble de piston de fig. 5 et 6; Fig. 8 est une vue en coupe longitudinale d'un en- semble de piston formé de deux éléments annulaires. Un ressort a gaz constitue un ensemble pneumatique dont la poussée correspond au produit de la surface de la section de la tige de piston par la pression du fluide. Des ressorts 'à gaz de ce type servent par exemple à aider à l'ouverture d'un couvercle pivotant sur un axe horizon- tal. Pour éviter un déplacement trop brutal de la tige de piston, ces ressorts à gaz sont munis de moyens d'amortis- sement a l'intérieur du piston. Le ressort à gaz représenté à la figure 1 comporte un cylindre 1, dans lequel coulisse un ensemble de piston désigné par la référence générale 50, qui est solidaire de la tige de piston 4. A une des extrémités de ce cylindre 1 sont montés un organe 2 et un joint d'étanchéité 2 pour le passage de la tige de piston. La cavité intérieure 51 du cylindre 1 est divisée par l'ensemble de piston 50 en deux chambres de travail: l'une 6 est comprise entre 1' ensemble de piston 50 et l'organe de guidage 2, tandis que l'autre 7 s'étend entre l'ensemble de piston 50 et le fond 8 du cylindre. Un disque supérieur 35 et un épaulement d' un évidement annulaire du corps de piston 5 définissent entre eux une gorge 42, dans laquelle est logé le segment de piston 41, lequel peut effectuer un déplacement axial limité relativement à l'ensemble de piston 50. Un autre disque 6 est appliqué contre la face en bout inférieure du corps de piston 5. Les chambres de travail 6 et 7 com- muniquent l'une avec l'autre par un passage amortisseur, dont l'orifice supérieur est formé par la fente d'entrée 3 et dont l'orifice inférieur est formé par la fente de 24 75173 sortie 34. La construction et le mode de fonctionnement du système amortisseur sont expliqués maintenant de façon plus détaillée en référence aux figures 2, 3 et 4. Lorsque la tige de piston 4 est poussée hors de la cavité 51, le fluide d'amortissement, notamment un gaz comprimé, qui est refoulé hors de la chambre 6, s'écoule à travers la fente d'entrée 33 dans le passage amortisseur de l'ensemble de piston 50 et en sort par la fente 34 pour pénétrer dans la chambre 7. Pendant ce déplacement de la tige de piston 4, le segment 41, qui est axialement déplaçable dans la gorge 42, se trouve dans la position représentée à la figure 2 et ferme ainsi l'espace annulaire 52 entre le corps de pis- ton 5 et la face interne du cylindre 1, de sorte que pen- dant cette course de sortie de la tige de piston, le flui- de d'amortissement ne peut passer de la chambre 6 à la chambre 7 que par le passage amortisseur situé à l'inté- rieur du corps de piston 5, entre la fente d'entrée 33 et la fente de sortie 34. Pour recouvrir les tronçons de ca- nal 43, 44 et 45 formés dans les faces en bout du corps de piston 5, il est prévu un disque supérieur 35 et un disque inférieur 36. Les figures 3 et 4 montrent le parcours sinueux de la succession de tronçons de canaux dans le corps de pis- ton 5. Dans ces deux figures, le dit corps de piston 5 est représenté sans les disques 35 et 36 visibles à la figure 2. La face en bout du corps de piston représentée à la fi- gure 3 est habituellement recouverte par le disque 35 et elle est par conséquent adjacente à la chambre 6. Le flui- de amortisseur s'écoule à travers la fente d'entrée 33 dans le système de canaux formé par les tronçons 43 les plus proches de la périphérie, les tronçons radiaux 45 et les tronçons 44, les plus proches de l'axe du corps de piston. Grâce à la disposition de ces tronçons, visible à la figure 3, il se forme un passage étranglé qui s' étend sur un parcours- sinueux jusqu'à un alésage 46, qui traverse longitudinalement le corps de piston 5 et débou- che.nt sur la face en bout inférieure de celui-ci. Cette face en bout est représentée A la figure 4 et elle est mu- nie aussi de tronçons de canal It3' proches de la p&riphé- rie et sensiblement parallèles A celle-ci, de tronçons ra- diaux 45', de tronçons 44', qui ont la même orientation que les tronçons 43, mais sont décalés vers le centre par rapport A ceux-ci et d'une fente de sortie 34. Par suite de la longueur de ce parcours sinueux et du changement de direction répété qu'il impose au fluide, on obtient dans do cette partie du passage un très bon effet d'amortissement, malgré une section relativement grande du canal. Lorsque la tige de piston 4 s'enfonce dans la cavi- té 51 du cylindre, le segment 41 vient en butée contre le disque supérieur 35, étant ralenti par son frottement con- tre la face interne du cylindre 1, ce qui a pour effet de libérer un passage supplémentaire 52, 42 de section relati- vement grande pour l 'écoulement du fluide. Il en résulte que le déplacement de la tige de piston vers l'intérieur du cylindre n'est pratiquement pas amorti. O20 La forme d'exécution du dispositif amortisseur re- présentée aux figures 5 et 6 diffère essentiellement de celle qui vient d'être décrite en ce que la fente d'entrée 133 débouche dans une chambre de turbulence 114. Un canal de liaison 127 est disposé de façon qu'il se produise un écoulement tangentiel dans une chambre de turbulence 115 disposée en aval de la première. UTn alésage de petit dia- mètre 109 relié la chambre de turbulence 115 A une cham-. bre de turbulence inférieure 116, comme on peut le voir, la figure 7 qui montre le parcours suivi par le fluide. On voit nettement dans cette figure 7 que pour re- lier la chambre de turbulence 116 à la chambre de turbu- lellce 117 on dispose du canal de liaison 128, représenté en trait discontinu A la figure 6. Le fluide amortisseur traverse l'alésage de petit diamètre 110, la chambre de turbulence 118 et, par lc canal de liaison 129, arrive dans la chambre de turbulence 119, de laquelle il descend par l'alésage de po.tit diamètre 111 dans la chambre de turbulence 120. Il s'écoule ensuite dans le canal de liai- son 130, la chambre de turbulence 121, l'alésage de petit diamètre 112 et arrive dans la chambre de turbulence 122, de laquelle il passe dans le canal de liaison 131, puis dans la chambre de turbulence 123, l'alésage de petit dia- mètre 113, la chambre de turbulence 124, le canal de liai- son 132 et la chambre de turbulence 115 pour arriver enfin A la fente de sortie 134. Pour recouvrir les chambres de turbulence 114 A 125 et les canaux de liaison 127 à 132, le corps de piston 105 est muni d'un disque 135 sur sa face supérieure et d'un au- tre disque 136 sur sa face inférieure. Seule la fente d'en- trée 133 est laissée libre par le disque 133 et le corps de piston 105. Le disque inférieur 136 définit entre lui et le corps de piston 105 la fente de sortie 134. Le passage a- mortisseur qui vient d'être décrit représente la communica- tion continuellement ouverte entre les chambres de travail 106 et 107, qui produit un effet amortisseur pendant la course de sortie de la tige de piston 104. Comme le montre la figure 5, le segment de piston 141 vient, pendant cette course de sortie, appliquer sa face inférieure contre le corps de piston 105, obturant ainsi l'espace annulaire 152 entre le dit corps et la face interne du cylindre 101. Ain- si, pendant la course de sortie de la tige de piston, le gaz comprimé ne peut s'écouler de la chambre 106 vers la chambre 107 que par le passage amortisseur constamment ou- vert, qui est constitué par la fente d'entrée 133, les alé- sages de petit diamètre 109 A 1.13, les chambres de turbu- lence 114 A 125, les canaux de liaison-127;% 132 et se ter- mine par la fente de sortie 13,1. Le parcours du gaz compri- mé est celui représenté schématiquement A la figure 7. Ici aussi, la section des alésages et des canaux de liaison est plus grande que dans les dispositifs connus, mais on ob- tient cependant une forte résistance A l'écoulement et donc un effet amortisseur puissant.Par exemple, dans un passage muni de neuf alésages d'un diamètre de 1 mm, l'effet amor- tisseur correspond approximativement A celui d'un seul pas- sage étranglé de 0,35mm il 0,4 mm de diamètre. La section du passage amortisseur selon l'invention est donc plus de dix fois supérieure) celle d'un passage étranglé de res- sorts a gaz traditionnels. Lorsque la tige de piston 104 s'enfonce à l'inté- rieur du cylindre 101, le segment de piston 141 vient se placer contre le disque supérieur 135, ménageant ainsi un passage supplémentaire pour le fluide. Pendant ce déplace- ment, ce passage supplémentaire est parallèle à celui lais- sé constamment ouvert, de sorte que cette course de la tige de piston vers l'intérieur est moins amortie ou même prati- quement libre. La figure 8 représente une autre forme d'exécution, dans laquelle l'ensemble de piston 250 est formé par deux plaques annulaires 237 et 238. La plaque supérieure 237 est recouverte par le disque 235, tandis que la plaque in- férieure 238 surmonte le disque 236. Entre les deux pla- ques 237 et ç2 3 est interposée une rondelle 239, traversée par un trou 240. Ce trou fait communiquer l'orifice de sor- tie 234' de la plaque supérieure 237 avec l'orifice d'en- trée 2 de la plaque inférieure 238. La fente d'entrée du fluide amortisseur dans la plaque supérieure 237 est désignée par la référence 233, tandis que la fente de sor- tie, située sur la plaque inférieure 238 est indiquée par la référence 234. Si ces plaques sont construites comme le corps de piston de la forme d'exécution décrite en référen- ce aux figures 5 a 7, le piston a un nombre double d'alésa- ges de petit diamètre. En conséquence, une forme d'exécu- tion de ce type a un effet amortisseur plus élevé. L'ensem- ble de piston 250 peut être aussi forwide deux plaques cons- truites comme le corps de piston de la forme d'exécution représentée aux figures 1 a 4. Dans les formes d'exécution qui viennent d'être dé- crites, on peut modifier la résistance a l'écoulement de façon simple en modifiant la position de l'entrée ou de la sortie du passage le long de la périphérie. Par exemple, dans la forme d'exécution représentée aux figures 5 à 7,il - 2475173 est parfaitement possible de prévoir la fente d'entrée là o se trouve la chambre de turbulence 118 et de laisser la fente de sortie 1m4 à l'emplacement représenté à la fig. 5. La section relativement grande du passage amortis- seur présente l'avantage supplémentaire de réduire considé- rablement l'influence de la viscosité du fluide d'amortis- sement sur l'effet amortisseur. Le corps de piston 5, aux fig. 1 à 4, le corps de piston 105, aux fig. 5 à 7, et les plaques 237 et 238 à la fig. 8 sont fabriqués de préférence par des techniques de frittage ou de moulage de-matières plastiques. Comme on peut le voir à la figure 6 (cf. par exem- ple la chambre de turbulence 118 et le canal de liaison 129), le sens de rotation du tourbillon qui se produit dans la chambre de turbulence est pratiquement inversé lorsque le fluide passe de cette chambre dans le canal de liaison. Ceci est obtenu par la position tangentielle spécifique de chambres de turbulence successives et des canaux de liai- son. Cette inversion du sens de rotation augmente encore la résistance à l'écoulement. On notera à la figure 2 par exemple que le disque , qui recouvre les tronçons de canal 44, 45 et 4 défint en même temps un des flancs de la gorge 42 dans laquelle est logé le segment de piston 41. Cette double fonction du disque 35 simplifie la construction et le montage-de l'en- semble de piston. Comme le montre la figure 6, les canaux de liaison entre les chambres de turbulence, par.exemple le canal 131, sont rectilignes. Il est toutefois possible de leur donner la forme des tronçons de canal. La forme des chambres de turbulence de la -Variante de réalisation représentée aux figures 5à 7 peut varier dans une large mesure.Du point de vue de la technique de fabrication, une forme d'entonnoir est très favorable. Les chambres de turbulence peuvent aussi être excentrées par rapport aux alésages. - REVENDICATIONS - 1.-- Dispositif ?t cylindre et piston comportant: a) un cylindre (1) ayant un axe et deux parois en bout (2, 8', b) une cavit6 (51) définie A l'int6rieur de ce cylindre, c) une tige de piston (4I) axialement d6plaçable, qui s'é- tend à l'int6rieur et A l'extérieur de cette cavité en traversant au moins une des parois cn bout, d) un ensemble de piston (50) a l'intérieur de la cavité, lié cinématiquement A la tige de piston et définissant deux chambres de travail (6,7) à l'intérieur de la cavi- Le, e) un fluide contenu dans la cavité; f) au moins unl moyen de passage (33,44,l4l5,43,46,'i3',/5', 14;') qui s'étend en travers de l'ensemble de piston et relie l'une A l'autre les deux chambres de travail pen- dans lune partie du déplacement de cet ensemble relative- ment au cylindre, caractér-isé en ce qu'au moins une partie (4i,11_5,4l3) du moy- en de passage est d6finie par une succession de tronçons de passage curvilignes ou rectilignes formant un parcours sinueux. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caracté- ris6 en ce que les tronçons de passage (t/4,;l,/l3) forment un parcours qu4 a la forme d'ondes rectangulaires. 3.- Dispositif selon la revendication I ou la re- vendication 2, caract6ris6 en ce que des tronçons de pas- sage successifs (127,109,128) sont reliés entre eux par des chambres de turbulence (115,116). 'I.- Dispositif selon la revendication 1, caract6- risé en ce qu'une partie au moins de la succession de tron- çons de passage (V/1,45,ll3') formant un passage sinueux est disposée dans un plan sensiblement perpendiculaire A l'axe du cylindre (t). 5.- Dispositif selon la revendication 4, caract6- risé en ce que la dite partie de la succession de tronçons de passage (1;4,45,143) formant un passage sinueux est défi- 24 '75 173 nie par une succession correspondante de tronçons de canal ouverts axialement, formes dans une face regardant dans la direction de l'axe du cylindre et appartenant à au moins un élément (5) de l'ensemble de piston (50), les dits tron- çons de canal étant recouverts par un élément formant cou- vercle (35). 6.- Dispositif selon la revendication 5, caracté- risé en ce qu'il est prévu une pluralité de successions de tronçons de canal (44,45,43; 43',45',44') dans l'ensemble de piston (50/,dans des plans décalés le long de l'axe, et en ce que ces successions de tronçons sont reliées entre elles par au moins un al6sage (46) orient6 axialement. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caracté- ris6 en ce qu'un élément de piston (5) pr6sentant deux fa- ces en bout regardant dans la direction de l'axe du cylin- dre du cylindre est muni d'une succession de tronçons de canal (44,45,43; 43',45',44')dans chacune de ces faces en bout, les tronçons de canal de chaque face étant recouverts par un disque (35,36). 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 4 à 7, caractérisé en ce que la succession de tron- çons de canal (44,45,43) s'étend dans le sens périphérique autour de l'axe du cylindre (1). 9.- Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé en ce qu'une première extrémité (33) d'une premiere succession de tronçons de canal (44,45,43) est ouverte en - direction d'une première chambre de travail (6), en ce que la seconde extrémité de la dite première succession est re- liée par un alésage axial unique (48) de l'élément de pis- ton (5) à la première extrémité d'une seconde succession de tronçons de canal (43',45',4') dont la seconde extré- mité est ouverte en direction de la seconde chambre de travail (7). 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 A 3, caractérisé en ce que la succession de tron- çons de passage comporte une pluralité d'alésages axiaux (109,110,111,112, 113) qui traversent un élément (105) de l'ensemble de piston (150), les alésages successifs étant reliés entre eux à) leurs extrémités axiales par des con- duits de liaison (128,129,130,131) qui s'étendent dans deux plans différents perpendiculaires a l'axe du cylin- - dre (101), plans qui sont adjacents aux extrémités axiales opposées des alésages, les conduits de liaison successifs (128,129,130,131) étant disposés alternativement dans un plan et dans l'autre. tl.- Dispositif selon la revendication 10, caracté- risé en ce que les conduits de liaison (128,129,130,131) sont des canaux ouverts axialement et formés dans les fa- ces en bout de l'élément (105) de l'ensemble de piston, les dits canaux étant recouverts par des éléments formant couvercle (135,136). 12.- Dispositif selon la revendication 11, caracté- risé en ce que des chambres de turbulence (115,116,117,118, 119,120,121,122,123,124) sont définies aux extrémités axia- les des alésages axiaux (109,110,111,112,113) par les par- ties extrêmes de ces alésages, qui ont un diamètre supé- rieur à celui de la partie centrale. 13.- Dispositif selon la revendication 11, caracté- risé en ce que les conduits de liaison sont orientés tan- gentiellement par rapport aux chambres de turbulence (115 à 121) de façon qu'il se produise une inversion du sens de rotation du tourbillon a l'endroit o le fluide passe d'u- ne chambre de turbulence au conduit de liaison qui lui fait suite (129). 14.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 10 A 13, caractérisé en ce que les alésages axiaux (109 à 113) sont disposés en cercle autour de l'axe du cylindre (101) et sont angulairement équidistants. 1,.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 14, caractérisé en ce que l'ensemble de piston (250) comporte une pluralité d'éléments (237,238) placés côte A côte dans le sens axial, chacun de ces éléments é- tant muni d'au moins une succession de tronçons de passage formant un parcours sinueux, les successions étant reliées entre elles en série. 16.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 15, caractérisé en ce que les chambres de tra- vail (6,7) sont reliées l'une à l'autre par des moyens de passage supplémentaires (52,42) dont la section de passage varie suivant le sens de déplacement de la tige de piston relativement au cylindre.