Brevet FR2479384A1 — publié le 19811002

1. La présente invention concerne un dispositif de réception et d'application de force. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n' 3.689. 055 au nom de Joseph Gende on décrit un mécanisme comprenant des ressorts principal et auxiliaire qui agissent pour donner un effet linéaire (y compris un effet constant). Dans ce brevet, un organe prin- cipal peut être animé d'un mouvement de va-et-vient le long de l'axe d'un alésage cylindrique et est sollicité par un ressort à boudin disposé coaxialement à l'intérieur de l'alésage. Un second alésage est perpendiculaire au premier et contient un second ressort en spirale qui est placé co- axialement et agit par l'intermédiaire d'un moyen de liaison sur l'organe principal. Les constantes élastiques sont sé- lectionnées l'une par rapport à l'autre de façon que les forces soient relativement équilibrées, ce qui se traduit par une sortie nette linéaire. Comme cela est représenté et dé- crit dans ce brevet, les mathématiques permettent d'aboutir à un résultat exact, mais le mécanisme est relativement com- pliqué et coûteux et les forces agissent perpendiculairement les unes aux autres. La présente invention est une amélioration impor- tante par rapport à cette structure brevetée, en particulier en ce sens qu'elle permet d'obtenir un dispositif beaucoup moins cher, dispositif qui peut être produit en série sous 2. forme d'ensemble compact et utilise des composants qui sont disposés coaxialement à l'intérieur d'un cylindre creux. Bien que, comme le mécanisme breveté, la présente invention puisse être utilisée dans les domaines énumérés dans le bre- vet, l'objet principal concerne les dispositifs de distri- bution de substances telles que liquides de vaporisation, crémes et substances fluides analogues. Par exemple, le dispositif de la présente invention peut remplacer les pul- vérisateurs à propulseur ou les pulvérisateurs à aérosol. En bref, la présente invention prévoit un ensemble coaxial de deux moyens de sollicitation qui agissent pour opposer une résistance sensiblement constante à des forces appliquées au dispositif par l'intermédiaire de son piston, par exemple lorsque l'ensemble est chargé de la substance qui doit être distribuée, et pour fournir une force sensi- blement constante à la substance distribuée. Les éléments disposés coaxialement dans le cylindre comprennent un piston sur lequel agit un ressort en spirale qui le sollicite vers l'extrémité du cylindre o la force est reçue ou appliquée, ainsi qu'une liaison mécanique à levier et un second res- sort, placés également à l'arrière du piston, le ressort en spirale et le moyen de sollicitation secondaire agissant pour donner les résultats indiqués ci-dessus dans un même ensemble compact. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe prise dans le plan de l'axe de l'ensemble, représentant le ressort en spirale presque à l'état de détente complète et le moyen de sollici- tation secondaire fournissant sa charge maximum dans la direction du ressort en spirale; La figure 2 est une vue en coupe similaire, repré- sentant l'ensemble alors que le ressort en spirale est à moi- tié tendu et que le ressort auxiliaire est presque totale- ment bandé, mais que le moyen de sollicitation secondaire fournit une charge presque nulle dans la direction du res- 3. sort en spirale; La figure 3 est une vue en coupe analogue, repré- sentant l'ensemble au moment o le ressort en spirale est totalement chargé ou comprimé, et le moyen de sollicitation secondaire fournit sa charge maximum dans la direction oppo- sée au ressort en spirale; La figure 4 est une vue en coupe prise le long de la ligne 4-4 de la figure 2; La figure 5 est une vue semblable à celle de la figure 1, mais représentant une variante du dispositif de la présente invention; La figure 6 est une vue en coupe semblable, mais représentant une autre variante du dispositif de la présen- te invention; La figure 7 est une vue en bout de l'un des res- sorts utilisés dans les modes de réalisation des figures 5 et 6; et La figure 8 est une vue en plan de l'un des res- sorts de la figure 7. Un cylindre creux 10 comporte une première extré- mité 12 munie d'une ouverture 14 ainsi qu'une seconde extré- mité 16 servant de butée. Un élément de réception et d'ap- plication de force,un piston 20, dans le cas présent, est animé d'un mouvement de va-et-vient à l'intérieur du cylindre entre les extrémités opposées de celui-ci et comporte une face avant 22 et une face arrière 24. La face avant est prévue pour recevoir la force par l'intermédiaire de l'ou- verture 14, lorsque l'ensemble est chargé ou quelle que soit la force appliquée lorsque l'ensemble est utilisé dans d'au- tres domaines. La face avant exerce aussi une force,via l'ou- verture, lorsque l'ensemble est à l'état de décharge sous l'effet de la force exercée par un moyen de sollicitation, dont la description sera faite ci-dessous. Le moyen principal de sollicitation est de préfé- rence un ressort en spirale 26, dont une extrémité s'appuie sur le dos du piston 20, et dont l'autre extrémité s'appuie sur la butée 16. Le ressort sollicite le piston vers la pre- 4. mière extrémité ou extrémité supérieure de l'ensemble (fi- gure 1). Comme cela est bien connu, la tension d'un ressort en spirale typique augmente pendant la compression, et diminue pendant la détente. Pour cette raison, un ressort en spirale seul ne peut convenir dans le cas o l'on doit disposer d'une force sensiblement constante. D'o la néces- sité de faire appel à un moyen de sollicitation secondaire, qui peut avoir l'une des nombreuses formes décrites dans le brevet Gende, bien que ces formes souffrent de défauts con- génitaux. Selon la présente invention, les défauts de base, ainsi que les défauts inhérents au brevet Gende lui-même, sont éliminés par un moyen de sollicitation secondaire, re- présenté en 28. Ce moyen est constitué d'une première paire de biellettes 30 pivotant à leurs extrémité inférieure sui- vant un axe commun autour d'un arbre 32, qui est monté en 34 sur le moyen de butée. L'extrémité libre de chaque biel- lette pivote en 36 sur une biellette 38, deux biellettes de ce type constituant une seconde paire de biellettes. Les ex- trémités opposées des biellettes 38 sont reliées, par l'in- termédiaire d'un pivot commun 40,à une partie en prolongement 42 de la face arrière du piston 20. Les axes de l'arbre de pivotement 32, des pivots 36 et du pivot 40 sont parallèles et perpendiculaires à l'axe du cylindre, et les biellettes sont animées d'un mouvement de va-et-vient pour se rapprocher et s'éloigner de l'axe du cylindre lorsqu'elles sont action- nées. Comme on le voit en figure 4, chaque paire de biellet- tes 30, 38 est double à des fins de stabilité et d'équilibre. Comme on le voit également dans cette figure, la partie en prolongement 42 de la face arrière du piston 20 comporte une bifurcation permettant de recevoir les extrémités de toutes les biellettes. Une autre partie du moyen de sollicitation secon- daire comprend en plus du levier constitué par les biellet- tes 30, 38, un second ressort avant ici la forme d'un res- sort de torsion 44 enroulé autour de l'arbre de pivotement 32, ou porté coaxialement par celui-ci, pour les biellettes 5. inférieures 30. Comme les biellettes appariées 30 sont dis- tantes les unes des autres sur cet arbre, le ressort 44 est placé commodément et de manière compacte entre elles et com- porte des extrémités opposées, ou bras 46, qui agissent sur les biellettes par l'intermédiaire d'entretoises 48 fixées aux biellettes. La présence de ces entretoises permet d'amé- liorer la stabilité de la liaison mécanique. La sollicita- tion exercée par le ressort 44 a pour effet d'amener la liai- son mécanique vers la position initiale représentée en figu- re 1, dans laquelle la charge des deux ressorts 26 et 44 est sensiblement nulle. Le fonctionnement de l'ensemble sera décrit dans le cas o il est utilisé en distributeur de substances flui- des telles que des liquides de pulvérisation, crêmes etc. étant entendu que cette description apparaîtra à l'homme de l'art comme pouvant être adaptée à d'autres domaines, par exemple aux domaines figurant dans le brevet Gende. Dans le cas présent, l'ensemble est prévu pour constituer un conteneur formé d'un cylindre et de ses parois extrêmes. Ses dimensions sont de l'ordre de 60 mm quant au diamètre et d'environ 10 mm quant à la hauteur. La paroi su- périeure 12 a la forme typique d'un dôme et l'ouverture 14 est munie d'un élément de clapet de sortie 50 d'un type con- nu, par exemple d'un type que l'on rencontre fréquemment dans les récipients de liquide de pulvérisation. Comme cet élément de clapet est classique, il ne sera pas décrit en dé- tail. Il fonctionne de façon classique, nécessitant seule- ment une pression sur son chapeau pour provoquer la pulvérisa- tion. Le piston 20 divise le cylindre en une chambre supé- rieure 52 et une chambre inférieure 54, cette dernière con- tenant le moyen de sollicitation secondaire 28 et la chambre supérieure contenant la substance à pulvériser. Dans la variante représentée en figure 5, les mê- mes références qu'en figure 1 seront utilisées mais avec un prime. Ainsi, le conteneur aura pour référence 10', avec des extrémités supérieure et inférieure 12' et 14', le conteneur ayant dans ce cas un fond constitué d'une coupe 17' scellée 6. à la partie supérieure. Un ressort en spirale 26' agit entre le fond 16' et un piston 20', et est comparable au ressort ; ce ressort est soumis à l'action d'un moyen de sollici- tation secondaire 28' ayant dans le cas présent la forme d'une paire de ressorts à lame 30' reliés à des biellettes 38' en un point de pivotement 36'; les biellettes 38' sont réunies en 40' à une partie en prolongement 42' du piston dirigée vers le bas. Les ressorts à lame ont la forme d'un L et leur partie inférieure est ancrée au fond 16' du conte- neur par des rivets 32'. Le conteneur est divisé par le pis- ton 20' en chambres supérieure et inférieure 52' et 54' et une ouverture de pulvérisation est prévue en 14', commandée par un bouton 50', tous ces éléments étant comparables aux éléments décrits précédemment. La liaison mécanique 28' fonc- tionne de la même manière que la liaison 28, c'est-à-dire que, pendant la descente du piston, les biellettes 38' se dé- placent vers l'extérieur, déployant les extrémités supérieu- res des ressorts 30'. Les biellettes 38' peuvent avoir la forme d'un U ou une autre forme permettant leur association avec les ressorts 30' et leur pivotement sur ceux-ci. Le fond du chapeau 17' du conteneur 10' peut comporter une ou- verture centrale 18 de forme irrégulière qui est fermée par les parties horizontales des ressorts 30', lesquelles sont arquées suivant le profil représenté en figure 8. Lorsque ces parties sont rivées en place, l'extrémité du conteneur est totalement fermée. La variante représentée en figure 6 est tout à fait semblable à celle de la figure 5, à l'exception de différen- ces concernant le piston et le chapeau d'extrémité. Le piston a une construction multipièce de façon à se prêter à une au- tre méthode de montage, et l'extrémité inférieure du chapeau 17' est totalement fermée, bien que les mêmes ressorts 30' puissent être utilisés. Par ailleurs, les parallélismes de construction sont considérés comme étant tellement identiques qu'ils ne nécessitent aucune description complémentaire. L'utilisation de références correspondantes permettra de coordonner la relation entre les deux variantes. 7. Le fonctionnement du dispositif de la présente in- vention sera maintenant décrit en liaison avec les figures 1 à 4, étant entendu que les autres variantes ont un fonc- tionnement identique dans le cadre de la présente invention. La substance à pulvériser peut être introduite sous pression par l'ouverture 14 ou de toute autre manière appropriée. Dans ce cas, la pression sélectionnée est d'en- viron 3,4 bars mais celle-ci pourrait être plus petite, être par exemple comprise entre 0,7 et 1,4 bars. Cette pression étant atteinte dans la chambre 52, la charge du ressort en spirale 26 augmente et le mécanisme passe par plusieurs sta- des, par exemple par les stades des figures 1, 2 et 3,jus- qu'à ce que le ressort 26 soit totalement chargé (figure 3). Dans la figure 1,les deux ressorts ne sont soumis à aucune charge.Le piston étant entraîné vers le bas par la pression de la chambre 52 jusqu'à la position de la figure 2, le méca- nisme se trouve approximativement à mi-course alors que la liaison mécanique atteint une position proche du point mort. Juste au-delà (vers le bas) de la position de la figure 2, le ressort en spirale est à moitié chargé et le ressort de tor- sion est totalement tendu alors que les biellettes 30,38 at- teignent la position de point mort. Maintenant, alors que le piston est entraîné un peu plus vers le bas, l'arbre de pivo- tement 40 passe au-dessous du "point mort" finissant par atteindre la position de la figure 3. Pendant ce mouvementle ressort de torsion sollicite les biellettes inférieures 30 vers l'intérieur, en même temps que les biellettes supérieu- res, ce qui a pour effet de décharger le ressort de torsion mais de provoquer une sollicitation plus importante vers le bas. Lorsque le clapet de l'orifice de sortie 50 est enfoncé,le fluide sous pression de la chambre supérieure 52 est dispersé, et le piston 20 se déplace vers le haut sous l'effet du ressort en spirale 26. Pendant cette étape, la force exercée par le ressort diminue,mais cette diminu- 8. tion est contrebalancée par la force croissante exercée par le moyen de sollicitation 28. Ce résultat est obtenu par une sélection des constantes élastiques des ressorts et des dimensions des biellettes. C'est-à-dire que la constante élastique du ressort de torsion est choisie par rapport à la constante élastique du ressort en spirale et que la for- ce du ressort de torsion est sélectionnée par rapport aux forces des biellettes de façon que la force combinée agis- sant sur le piston soit sensiblement linéaire. La formule revendiquée dans le brevet Gende peut être utilisée pour la mise au point du présent mécanisme. D'autre part, lorsque l'ensemble est utilisé dans d'autres domaines, par exemple lorsqu'il est important qu'il offre une résistance sensible- ment constante aux forces exercées sur le piston par l'inter- médiaire de l'orifice de sortie'14, la combinaison du ressort en spirale et du moyen de sollicitation secondaire permettra d'obtenir ce résultat. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 9. -REVEND ICATIONS 1 - Dispositif de réception et d'application de for- ce comprenant: un cylindre creux comportant une première extrémité munie d'une ouverture et une seconde extrémité munie d'un moyen de butée, un piston animé d'un mouvement axial de va-et-vient à l'intérieur du cylindre et compor- tant une face avant prévue pour recevoir et appliquer une force par l'intermédiaire de l'ouverture, un premier res- sort en spirale disposé coaxialement à l'intérieur du cylin- dre entre le dos du piston et agissant de façon à sollici- ter le piston vers la première extrémité du cylindre, et un moyen de sollicitation secondaire agissant sur le piston en conjonction avec le ressort en spirale et simultanément à l'action de celui-ci de façon à opposer une résistance sen- siblement constante au mouvement du piston lorsque la force est reçue par le piston et à appliquer une force sensiblement constante au piston lorsque la force est appliquée par le piston, caractérisé en ce que le -moyen de sollicitation se- condaire est disposé,coaxialement à l'intérieur du cylin- dre entre l'organe de butée et le dos du piston. 2 - Dispositif selon la revendication l,caractéri- sé en ce que le moyen de sollicitation secondaire comprend un moyen de liaison mécanique entre le p iston et le -moyen de butée et un second ressort agissant sur le moyen de biellet- tes. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le moyen de liaison mécanique constitue un levier. 4 - Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le second ressort est un ressort de torsion. - Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé en outre en ce que le moyen de sollicitation secondai- re comprend une première biellette pivotant sur le moyen de butée suivant un axe perpendiculaire à l'axe du cylin- dre, une seconde biellette reliée par pivotement à la pre- mière biellette et au dos du piston, et un second ressort agissant sur au moins l'une des biellettes. 247'9384 10. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caracté- risé en ce que le second ressort est un ressort de tor- sion. 7 - Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'en outre le moyen de sollicitation secondaire comprend une première paire de biellettes pivotant sur le moyen de butée suivant un axe perpendiculaire à l'axe du cy- lindre et peut osciller pour se rapprocher et s'éloigner de l'axe du cylindre, une seconde paire de biellettes, cha- que biellette de cette seconde paire étant reliée en pivote- ment à une biellette respective des premières biellettes et étant reliée en pivotement au piston, les secondes biel- lettes étant mobiles dans le sens de la longueur du cylindre alors que les premières biellettes sont animées d'un mouve- ment de va-et-vient, et un second-ressort agissant sur les premières biellettes et les sollicitant vers l'axe du cylin- dre. 8 - Dispositif selon la revendication 7,caractérisé en ce que la liaison de'pivotement des secondes biellettes au piston est un pivot unique commun à deux des secondes biellettes. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caracté- risé en ce que le second ressort est un ressort de torsion monté sur le pivot des premières biellettes et comporte des bras opposés agissant respectivement sur les premières biel- lettes. - Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé en ce que les premières biellettes sont distantes sur l'axe du pivot du moyen de butée, et le ressort de torsion est placé entre les premières biellettes et est enroulé au- tour du pivot. 11 - Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en outre en ce que le moyen de sollicitation secondaire comprend une paire de ressorts à lame agissant contre le moyen de butée, en saillie vers le dos du piston et ayant des extrémités supérieures situées axialement à une certai- ne distance du dos du piston, et une paire de biellettes