Brevet FR2481394A1 — publié le 19811030

RESSORT FLUIDIQUE La présente invention concerne les ressorts fluidiques et plus particulièrement ceux qui permettent de limiter le débatte- ment des roues de certains véhicules tes quepar exempleles véhicules de travaux publics. Jusqu'à présent, on ne connait que des ressorts mécaniques hélicoïdaux a boudin ou bien alors des butées en caoutchouc qui présentent des inconvénients non négligeables; d'une part, ces deux types de ressort restituent une partie de l'énergie qu'ils ont emmaganisee ce qui provoque un amortissement de qualité moyenne et, d'autre part, ces deux types de ressort sont peu fiablesdans le temps; en effet, le ressort mécanique se fatigueget la butée en caoutchouc se désagr&ège, entraînant ainsi une absorption d'énergie beaucoup moins importante que pendant leur état neuf. La présente invention a pour but de remédier a ces inconvénients et de réaliser un ressort fluidique permettant d'annuler l'é- nergie cinétique d'une masse extérieure mobile sur une course relativement faible en emmagasinant l'énergie correspondante mais en ne restituant à la masse mobile qu'une faible valeur de cette énergie. Plus particulièrement: la présente invention a pour objet un ressort fluidique qui se caractérise par le fait qu'il comprend une ohambre decompression remplie d'un fluide compressible, un piston apte à se translater dans au moins une partie de la chambre, des moyens pour transmettre une force extérieure au piston et des moyens pour compenser les éventuelles pertes du fluide dans la chambre. Avantageusement, le piston comporte un clapet anti-retour associé à des moyens d'amortissements constituéspar un orifice de laminage calibré. Les moyens pour compenser les éventuelles pertes du fluide dans la chambre comportentune réserve de fluide, des moyens pour appliquer une pression sur le fluide contenu dans la réserve, et une valve commandable mettant en communication la réserve avec la chambre; cette valve étant de préférence cons- tituée d'un clapet muni de deux tiges sur chacune de ses ex- trémités, d'un ressort et d'un siège. La chambre comporte de préférence une butée pour définir la position de repos du piston; cette butée est, de plus, dis- posée de façon à limiter le déplacement de l'une des tiges du clapet. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple parti- culier de réalisation, qui sera à présent décrit, à titre non limitatif, en référence aux figures dans lesquelles: - la figure 1 représente une coupe du ressort fluidique en position moyenne de fonctionnement. - la figure 2 représente une coupe partielle du ressort en position repos. - la figure 3 représente un mode de réalisation du réservoir principal. - la figure 4 représente une section transversale de ce réser- voir. En référence aux figures 1 à 4, le ressort fluidiqte est cons- titué d'un corps central 1, de forme extérieure parallèlépipé- dique, dans lequel est pratiqué un alésage 2 définissant ainsi une chambre de compression 3. Un piston 4, conformé en une tête et une tige 6, coulisse par l'intermédiaire de sa tête 5 dans l'alésage 2 du corps central 1. La tige du piston 4 est guidée dans le corps 1 au moyen d'un palier 7, disposé entre ces deux éléments, prenant appui contre un épaulement 8 ménagé dans l'alésage 2. Le palier 7 est maintenu en position à l'aide d'une bague 9 filetée extérieurement se montant dans un tarau- dage pratiqué dans l'alésage du corps central 1. Dans cette bague 9 est pratiqué un perçage 10 recevant la tige 6 de pis- ton 4 de diamètre équivalent à celui pratiqué dans le palier 7. L'étanchéité est obtenue au moyen de deux joints Il et 12 dis- posés respectivement dans une gorge extérieure 13 en regard de l'alésage du corps 1 et dans une gorge intérieure 14 en regard de la tige 6 de piston 4. De même, le perçage 10 de la bague 9 est muni d'un joint racleur 15 empêchant l'introduction de poussières et impuretés provenant de l'extérieur. La tète 5 du piston 4 est équipée, d'une part, d'un clapet anti-retour 16, d'un type connu en soi, constitué d'une bille 17, d'un siège 18 et d'un orifice de passage 19 et, d'autre part, d'un orifice de laminage calibré 20. Ces orifices 19 et 248 1394 débouchent par l'intermédiaire d'un passage radial 21, ména- gé dans la tige 6 du piston 4, dans un volume 22- et mettent ainsi en communication la chambre 3 avec ce volume 22. Sur l'extérieur du corps central 1 est ménagé un bossage 23, pourvu d'un perçage 24 taraudé sur une partie de sa périphérie, et recevant une valve se présentant sous la forme d'un clapet basculant 25 muni de deux tiges 26 et 27 disposées chacune de part et d'autre du corps de clapet 25. Ce dernier est maintenu au moyen d'un siège 28, percé sur toute sa longueur d'un canal 29 renfermant un ressort de rappel 30 venant en butée contre un épaulement pratiqué dans le canal 29 et contre une collerette disposée à l'extrémité de la première tige 26. Le siège 28 se visse dans la partie taraudée du per- çage 24, l'étanchéité étant assurée par un joint 31 disposé en regard du perçage 24. La seconde tige 27 du clapet 25 débouche dans l'alésage 2 du corps 1 et se trouve, en position repos, représentée sur la figure 2, basculée par la tête 5 du piston 4 dans un décroche- ment 56 de la surface du palier 7 s'appuyant contre l'épaulement 8. Sur la paroi du corps central 1 opposée à celle munie du bossa- ge 23, est soudé un réservoir 32 de forme extérieure parallèlé- pipédique. Ce réservoir représenté sur les figures 1, 3 et 4 est muni d'un croisillon 33 constitué de trois nervures 34, 35 et 2.5 36; les nervures 34 et 35 étant disposées de chaque côté de la nervure 36 l'une en-dessous de l'autre, et sont recouvertes de coquilles se présentant sous la forme de quatre parois laté- rales 37, 38, 39 et 40. L'une des extrémités du réservoir 32 est obturée par un fond 41 tandis que l'autre extrémité est soudée sur la paroi du corps 1. La communication du fluide entre la chambre de compression 3 et le réservoir 32 est obtenue au moyen d'un passage 42 pratiqué dans cette paroi. La libre circu- lation du fluide à l'intérieur du réservoir 32 est assurée par des ouvertures 43 pratiquées dans le croisillon 33. Les parois latérales comportent, de plus, une vis de purge 44 destinée à retirer l'air au moment du remplissage du réservoir. Il est également prévu sur le fond 41 deux oreilles 57 destinées à fixer le ressort fluidique sur un châssis ou une machine. Ce réservoir 32 est capable de résister à une pression inté- rieure très importante malgré sa légèreté, car les épaisseurs de métal peuvent être réduites en conséquence, les nervures 34, 35 et 36 travaillant en traction et empêchant le fond 41 et les parois latérales de se déformer de façon importante. Enfin, un réservoir de compensation 45 est fixé au moyen de vis 46 sur la paroi latérale du corps 1 contenant le bossage 23, un joint plat 47 étant disposé entre le réservoir 45 et le corps 1 empêchant les fuites de liquide. Ce réservoir 45, contenant un volume de fluide 48, est muni d'un premier bouchon 49 faisant office de remplissage et de - mise à niveau du volume de fluide 48 et d'un second bouchon comportant un trou 51 de mise à l'air libre, et disposé au-dessus du bouchon 49, de manière à appliquer sur le volume 48 la pression atmosphérique. Une oreille de fixation 52 est rapportée sur le réservoir 48, et est destinée,-avec les oreilles 57 à fixer le ressort flui- dique sur un châssis ou une machine. Ces oreilles 57 et.52 ne supportent pas les efforts provenant d'une masse 53 (représen- té sur la figure 1) en mouvement puisqu'un talon 54 de reprise des efforts est disposé derrière la face opposée à celle guidant la tige de piston. A l'extrémité du canal 29 du siège 28 est emmanché un tube d'as- piration 55 débouchant par son autre extrémité vers le bas du réservoir 45 pour éviter qu'il ne puisse aspirer de l'air. Ce réservoir 45 est de fabrication légère du fait qu'il n'a pas à résister à une pression intérieurepuisqu'il est mis à l'air libre au moyen du deuxième bouchon 50 muni de son trou de passage 51. Le fluide utilisé dans les diverses chambres du ressort flui- dique est une huile spéciale à base de silicone à coefficient de compressibilité élevé et à faible viscosité. Avant la mise en fonctionnement du ressort, les chambres 3, 22 et le réservoir 32 sont exempts de bulles d'air et le ré- servoir 45 est mis à niveau au moyen du bouchon 49. Le fonctionnement du ressort fluidique selon les figures 1 et 2 est le suivant. A l'état repos (figure 2), la tige 6 du piston 4 est complète- ment sortie vers le bas et repose par sa tête 5 sur la surface du palier 7; de ce fait, cette tête 5 bascule la seconde tige 248 1394 27 du clapet 25 dans le décrochement 56 du palier 7. Le basculement du clapet 25 met en communication le volume de fluide 48 du réservoir de compensation 45 et la chambre 22 grâce au tube 55 emmanché dans le canal 29 du siège 28; cette cham- bre 22 communique également avec la chambre de compression 3 au moyen du perçage 21, de l'orifice 19 du clapet anti-retour 16 et de l'orifice de laminage 20; cette chambre 3 communiquant avec le réservoir 32 au moyen du trou de passage 42. De ce fait, les divers volumes du fluide 48, 22, 3 et 32 sont reliés entre eux et sont, de plus, à la pression atmosphérique grâce au trou de mise à 1iair libre 51 pratiqué dans le bouchon 50. La masse a arrêter 53, vrient au contact de la tige 6 du piston 4 et pousse ce dernier vers le haut, ce qui a pour effet de libérer la tige 27 du clapet qui est ramené contre son siège 28 au moyen du ressort de rappel 30. Le fluide principalcomposé des volumes 22, 3 et 32,est isolé du volume de fluide de compensation 48, le corps central 1 étant devenu étanche. Toute augmentation de la pression interne appuie le clapet 25 contre son siège 28 et assure l'étanchéité à ce niveau. Le piston 4, toujours poussé par la masse à arrêter 53, balaye l'alésage 2 du corps central 1, la chambre 22 située sous la tête.5 du piston 4 étant alimentée par le clapet 16 et l'ori- fice 20 à partir du volume 3; ainsi, il n'y a pas de dépres- sion sous la tête 5 du piston 4. La pénétration du piston 4 à l'intérieur de l'alésage 2 réduit le volume total de l'huile qui est contenu dans la chambre 3 et le réservoir 32. Cette réduction de volume provoque, du fait de la compressibili- té de l'huile, une augmentation corrélative de la pression dans les chambres 3 et 32; cette pression crée une force résistante croissante avec la course contre l'action de la masse extérieure 53. La course de ce piston se poursuit jusqu'à ce que la réaction du ressort fluidique soit égale à l'effort fourni par la masse à arrêter. Si le piston arrive en bout de course, il vient alors buter contre le fond du corps 1, lui-même en appui sur le talon 54 de reprise des efforts. La masse à arrêter 53 a ainsi été ralentie puis stoppée. Elle redescend à ce moment là et le piston 4 est libéré. Ce dernier est poussé vers le bas par la pression s'exerçant sur la section de sa tige 6; le piston 5 étant partiellement équilibré du fait de la présence des orifices 19 et 21. La cham- bre 22 se comprime et, de ce fait, la bille 17 du clapet anti- retour 16 vient se plaquer contre son siège 18. Le fluide est obligé de passer au travers de l'orifice calibré de laminage 20. Il est donc ainsi laminé de la chambre 22 vers la chambre 3; le piston 4 ne peut redescendre que lentement et arrive en butée au contact du palier 7 ce qui a pour effet de basculer la tige 27 du clapet 25 dans le décrochement 56, et de mettre à nouveau en communication la chambre de compensation 48 avec les chambres 22, 3 et 32. Le ressort fluidique est en position repos. De plus, dans la phase redescente du piston, la plus grande par- tie de l'énergie emmaganisée dans le ressort fluidique est dis- sipée en chaleur dans le dispositif d'amortissement et donc n'est pas restituée à la masse extérieure ce qui constitue un avantage important de ce ressort. En cas d'échauffement de l'huile ayant provoqué une augmentation de pression interne ou un changement de température tel qu'il y ait eu un phénomène de contraction, ou encore des fuites lé- gères ou des suintements de liquide au niveau des joints, ces divers incidents seraient compensés automatiquement en position de repos par le réservoir de compensation. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I 0 N S 1/ Ressort fluidique, caractérisé par le fait qu'il comprend: - une chambre de compression (3) remplie d'un fluide compres- sible, - un piston (4) apte à sa translater, dans au moins une partie de ladite chambre (3), - - des moyens pour transmettre une force extérieure audit piston (4), - des moyens pour compenser les éventuelles pertes dudit fluide dans ladite chambre (3). 2/ Ressort selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite chambre (3) est constituée d'un premier réser- voir cylindrique dans lequel est apte à se translater ledit piston (4), d'un second réservoir (32) de plus grand volume, et d'une communication entre les deux dits réservoirs. 3/ Ressort selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les deux dits réservoirs ont une paroi commune, et que ladite communication est constituée par un passage (42) prati- qué dans ladite paroi commune. 4/ Ressort selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit second réservoir (32) a une forme sensiblement paraltelépipédique. / Ressort selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit réservoir parallèlepipédique (32) est formé d'une pluralité de coquilles (37,38,39 et 40) soudées sur un fond plat (41). 6/ Ressort selon l'une des revendications 4 ou 5, carac- térisé par le fait que ledit second réservoir (32) comporte à l'intérieur au moins un croisillon (33) de renfort. 7/ Ressort selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit croisillon (33) est constitué d'une pluralité de nervures (34,35 et 36) comportant des ouvertures (43) pour permettre une libre circulation dudit fluide contenu dans ledit 3.5 second réservoir (32). 8/ Ressort selon l'une des revendications 1 à 7, carac- térisé par le fait que ladite chambre comporte au moins un pur- geur (44) pour éliminer l'atmosphère dans ladite chambre lors du remplissage de celle-ci par ledit fluide. 9/ Ressort selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit piston (4) comporte un clapet anti-retour (16) associé à des moyens d'amortissement. / Ressort selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit clapet anti-retour (16) est constitué par un orifice (19) traversant la tête (5) dudit piston (4) définis- sant, d'une part, un siège (18), et, d'autre part, un logement contenant une bille (17), ladite bille (17) étant apte à coopé- rer avec ledit siège (18) quand ledit piston (4) revient à sa position d'origine. 11/ Ressort selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'amortissement sont constitués par au moins un orifice de laminage (20) calibré traversant de part en part la tête (5) dudit piston (4). 12/ Ressort selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour compenser les éventuelles pertes dudit fluide dans ladite chambre comporte une réserve de fluide (48), des moyens pour appliquer une pression sur le fluide con- tenu dans ladite réserve, une valve commandable pour mettre en communication ladite réserve avec ladite chambre. 13/ Ressort selon la revendication 12, caractérisé par le fait que ladite valve est commandable par ledit piston (4) en position repos, quand il n'est soumis à aucune force exté- rieure. 14/ Ressort selon la revendication 13, caractérisé par - le fait que ladite valve est constituée par un siège (28) cons- tituant une ouverture de communication entre ladite réserve (48) et ladite chambre, un clapet (25) supportant une première tige (26) plongeant dans ladite réserve (48), un élément élas- tique (30) fixé sur ladite première tige (26) tendant à mainte- nir ledit clapet (25) contre ledit siège (28), une seconde tige (27) fixée sur ledit clapet (25) en opposition à ladite première tige (26), ladite seconde tige (27)débouchant dans ladite cham- bre (22) sur le parcours dudit piston (4), de façon que ledit piston (4), quand il est en position repos, déplace ladite seconde tige (27) pour décoller du siège (28) au moins une partie du clapet (25). / Ressort selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé par le fait que les moyens pour appliquer une pres- sion sur ledit fluide contenu dans ladite réserve (48) sont constitués par un trou de mise à l'air libre (51) réalisé dans ladite réserve (48) au-dessus du niveau possible dudit fluide de compensation, pour appliquer sur ce dit fluide la pression atmosphérique. 16/ Ressort selon l'une des revendications 1 à 75, caractérisé par le fait que ladite chambre (22) comporte une butée pour définir la position dite de repos dudit piston (4). 17/ Ressort selon les revendications 14 et 16, caracté= risé par le fait que ladite butée est disposée de façgon à limi- ter le déplacement de ladite seconde tige (27). 18/ Ressort selon l'une des revendications 1 & 17, caractérisé par le fait que ledit fluide compressible est de l'huile à base de silicone2 ladite huile ayant un coefficient de compressibilité élevé et une faible viscosité. 19/ Ressort selon l'une des revendications 14 et 15, caractérisé par le fait que la valve est munie d'un tuyau d'as- piration (55) se prolongeant dans le fond de la réserve.