Brevet FR2494799A1 — publié le 19820528

L'invention se rapporte à une unité de tension hydropneumatique, notamment destinée à 8tre utilisée dans les véhicules à chaines de roulement pour charger la roue de renvoi en antagonisme par rapport à la tension de la chaîne, et comprenant un cylindres un piston de tension qui transmet la force de tension à un élément extérieur et qui isole, à l'intérieur du cylindres une chambre de tra- vail qu'on peut remplir de graisse ou de liquide à tra- vers une ouverture de remplissage, ainsi qu'un organe sé- parateur mobile, disposé entre la chambre de travail et une chambre à gaz remplie d'un gaz sous précontrainte de pression et qui est limité dans sa course, au moins dans le sens dirigé vers la chambre de travail. Les unités de tension hydropneumatiques sont largement utilisées dans la techniques à savoirs partout o l'on exige un mécanisme qui puisse cèder en présence d'une surcharge et qui puisse produire des forces de ré- tablissement lorsque la surcharge est disparue. On peut citer comme exemple d'application la sécurité de surchar- ge dans le cas de charrues, pour protéger le soc lorsqu'il rencontre des grosses pierres situées dans le sol. Un au- tre exemple d'application consiste dans l'utilisation en qualité d'étançon dans les mines situées dans des régions menacées par les séismes. Dans ces endroits, les étançons doivent 8tre en mesure de céder légèrement en réponse à un accroissement excessif de la pression du terrain. Fina- lement, il est également habituel d'utiliser des unités de tension hydropneumatiques pour tendre les chatnes des vé- hicules à cha nes de roulement. D'une façon générale, les unités de tension hydropneumatiques présentent, compara- tivement aux unités hydromécaniques ou purement mécaniques (voir par exemple les brevets des Etats-Unis d'Amérique 2 315 421 et 2 561 901) l'avantage de permettre d'obtenir des forces considérables avec un encombrement relative- ment petit et cependant une caractéristique élastique pla-. te. Par ailleurs, il est possible de régler la force sur lé 2494799 différentes valeurs par une simple modification de la pré- contrainte de pression du gaz contenu dans la chambre à gaz, on laissant par ailleurs les cotes d'encombrement in- changées. Les dispositifs de tension hydropneumatiques connus (demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne 1 125 7789 brevet de la République Fédérale d'Allemagne 1 158 379) ont une constitution compliquée et une longueur d'encombrement considérable. Si l'on utilise un piston comme élément sépara- teur, il s'ajoute l'inconvénient consistant en ce que le piston doit 8tre équipé de garnitures d'étanchéité à hau- te pression à sollicitation dynamique. Le cylindre entou- rant le piston doit 9tre usiné finement et dimensionné de manière que, m4me en présence d'une haute pression, les fentes formées ne soient pas trop grandes parce quel au- trement, elles ne pourraient plus 8tre fermées par les garnitures d'étanchéité à haute pression. Toutefois, à la longues il n'est pas possible d'éviter les fuites. Il n'existe certes pas de garnitures d'étanchéité à haute pression à sollicitation dynamique lorsqu'on utilise un soufflet comme élément séparateur mais on obtient ici éga- lement une construction compliquée et coÈteuse ainsi qu'une grande longueur de construction alors quton exige une pe- tite longueur de construction en particulier dans les dis- positifs de sécurité de surcharge de charrue ou dans les unités de tension de chaîne. Le but de l'invEition est donc d'éviter ces in- convénients, c'est-à-dire de réaliser un dispositif de tension hydropneumatiquo dg type cité au début de manière à atteindre une faible longueur et une totale sécurité de fonctionnement avec des pièces en petit nombre et peu cot- teuses. L'invention vise à supprimer l'utilisation de gar- nitures d'étanchéité à haute pression à sollicitation dy- namique pour la fermeture étanche de la chambre à gaz. Elle vise également à permettre de fabriquer le cylindre et éventuellement également le piston de tension à partir :3 de pièces tubulaires, et finalement, à permettre de rem- plir la chambre de travail de graisse ou d'un liquide, par exemple d'huile minérale. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que l'organe séparateur est réalisé sous la for- me d'une membrane roulante qui, le long de son bord, est pressée avec précontrainte contre un bottier qui ltentou- re (constitué par exemple par le cylindre ou par le pis- ton de tension) au moyen d'un organe de retenue (consti- tué par exemple par une Jupe ou une bague de serrage) qui entoure ce bord sur tout son périmètre et par le fait qu'il est prévu comme butée de limitation de la course pour la membrane, un appui de membrane présentant au moins une ouverture de passage, qui est également fixé au boîtier, (constitué par le cylindre ou le piston de tension) et dont le contour dirigé vers la membrane est adapté à la forme de cette membrane. L'avantage de l'invention consiste en ce qu'on n'utilise plus de garnitures d'étanchéité à sollicitation dynamique que sur le piston de tension et que, en outre, ces garnitures n'ont pas à être étanches aux gaz mais seu- lement à la graisse ou aux liquides.. La membrane et l'appui de membrane peuvent Stre montés dans le cylindre. Par exemples la membrane et l'ap- pui de membrane sont fixés au cylindre qui est fermé à son extrémité côté chambre à gaz qui est à l'opposé du pis- ton de tension au moyen d'un couvercle qui, en m8me temps, ferme la chambre à gaz à joint étanche. Toutefois, il est également possible de loger la membrane et l'appui de membrane dans le piston de ten- sion creux, ce qui permet de réduire encore la longueur de l'appareil. Par exemple, la membrane et l'appui de membrane sont fixés dans le piston de tension creux qui est fermé à Joint étanche à son extrémité côté chambre à gaz qui est à l'opposé de l'appui de membrane. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 montre une unité de tension dans laquelle la chambre à gaz et la membrane sont disposées à l'intérieur du piston de tension, la figure 2 montre une unité de tension dans laquelle la chambre à gaz et la membrane sont disposées à l'intérieur du cylindre; La figure 3 est une vue d'un véhicule à chatnes de roulement servant à expliquer un domaine d'applica- tion; la figure 4 est une vue du chàssis d'un véhicu- le à cha nes de roulement. Un véhicule à chatnes de roulement A comprend une chaine C entraînée par une roue motrice B et qui em- brasse une roue de renvoi D et est tendue par cette der- nière. Pour la tension, on utilise une unité de tension hydropneumatique E qui agit entre un point fixe du chas- sis et l'axe de la roue de renvoi D d'une façon qui n'est pas représentée avec plus de détails. Un cylindre 1 d'une unité de tension E est fer- mé à joint étanche d'un c8té par un couvercle 2. Dans le cylindre 1 est monté coulissant et à joint étanche un pis- ton de tension 3 qui présente un alésage intérieur 4. A son extrémité dirigée vers l'extérieur, le piston de ten- sion 3 est fermé à joint étanche au moyen d'un couvercle , tandis que, dans la région de son extrémité intérieure# est disposée transversalement à son axe, une butée 6 de limitation de la course qui présente une ouverture de pas- sago centrale 7. A une gorge 8 ménagée dans le piston de tension 1 fait face une gorge 9 ménagée dans la butée de limitation de la course. Une bague d'arrgt élastique 10 est montée dans les gorges 8 et 9, à travers une ouver- ture tangentielle non représentée, ménagée dans le pis- ton de tension 3 et bloque la butée 6 de limitation de la course contre tout déplacement axial. Une membrane 11 est fixée à joint étanche aux gaz, à peu près au milieu de l'alésage 4, considéré dans la direction axiale, au moyen d'une bague de serrage 12. La chambre comprise entre le couvercle 5 et la membrane 11 est appelée la chambre à gaz 13 tandis que la chambre comprise entre e couvercle 2 et le piston de tension 3 est appelée la chambre de travail 14. Dans le couvercle 2 est ménagée une ouverture de remplissage 15 qui provient radialement dle l'extérieur et sert à introduire un liqui- de ou de la graisse dans la chambre de travail 14 et qui peut 8tre obturée par un clapet ou équivalent. De mtme, il est prévu dans le couvercle 5 une ouverture obturable 16 de remplissage de gaz qui conmmence également radiale- ment à l'extérieur et qui débouche dans la chambre à gaz 13. Le contour de la butée de limitation de la course qui est dirigé vers la membrane 11 est adapté au contour de cette membrane 11. Une plaquette de fermeture 18 fixée à la membrane 11 empoche cette membrane 11 de traverser l'ouverture de passage 7 sous l'action do la précontrainte de pression du gaz. Pour l'explication du fonctionnement, on sup- posera que, tout d'abord la chambre à gaz 13 est remplie d'un gaz sous pressions en particulier d'azote ou d'hé- lium, introduit à travers l'ouverture de remplissage du gaz. Dans ce cas, après une légère dilatation, la membrane 11 s'applique sur le contour 17 de la butée 6, la plaquette de fermeture 18 recouvrant l'ouverture de passage 7. Lorsque l'ouverture de remplissage 15 est ou- verte, on peut emmancher entièrement le piston de tension 3 dans le cylindre 1, de sorte qu'il est possible d'obte- nir un montage simple. Dans l'état monté, on remplit la chambre de travail 14 de liquide ou de graisse au moyen d'une pompe ou d'une presse à graisse. Si la tension de précontrainte de pression gazeuse régnant dans la chambre à gaz 13 est supérieure à la pression nécessaire pour ten- dre la chaîne, le piston de tension 3 se met en extension et tond la chaîne. La valeur de la tension peut Otre con- tr8lée à l'aide d'un manomètre ou d'un autre appareil de mesure approprié. Si, ensuite, pendant le fonctionnement ultérieur, la tension de la chatne subit un accroissement, par exemple par l'interposition d'un corps étranger entre la chaîne et la roue, le piston de tension 3 se rétracte à nouveau. Le fluide sous pression qui est refoulé dans ce mouvement parvient de la chambre de travail 14 sous la membrane 11 en traversant l'ouverture de passage 7 et détermine alors une élévation de la pression dans la chambre à gaz 13, qui s'accompagne d'une réduction de la chambre à gaz. L'élévation de pression dépend ici en pre- mier lieu, conformément aux lois physiques des gaz, de la quantité de fluide sous pression refoulée et de la précon- trainte initiale du gaz. Suivant la précontrainte, on peut obtenir des caractéristiques différentes de pression. Après l'élimina- tion du corps étranger, le gaz sous pression refoule le fluide sous pression dans la chambre de travail 14, le piston de tension 3 se mettant alors en extension jusqutà ce que la membrane 11 s'applique à nouveau sur la butée 6. Les variations de conditions qui peuvent résultera par exemple, de l'usure des maillons de la chatne, peuvent 9tre compensées aisément en complétant le remplissage. Ltunité de tension de chalne F possède un cylin- dre 19 dans l'alésage cylindrique intérieur 20 duquel cou- lisse et est guidé à joint étanche un piston de tension 21 qui se comporte comme un piston plongeur. Une garniture d'étanchéité à haute pression 22 sert à établir un joint étanche. Des bagues glissantes 23 et 24 permettent au pis- ton de tension 21 de se déplacer sans frottement. A l'ex- trétnité du piston de tension 21 est disposé un racleur do nettoyage 25. Le cylindre 19 présente à une certaine distance de son extrémité libre un épaulement intérieur 26 contre lequel est appliqué un appui de membrane 27 qui divise le cylindre 19 transversalement. Le cylindre 19 est fermé à son extrémité libre par un couvercle vissé 28 qui possède une jupe 29 correspondant au diamètre intérieur du cylindre 19. La jupe 29 présente sur sa surface péri- ph6riquo extérieure une gorge annulaire 30 qui sert à re- cevoir un bord renflé 31 d'une membrane 32. La membrane 32 possède un organe do fermeture 33 de plus grande résis- tance mécanique, placé on position centrale, qui est en mesure de fermer une ouverture de passage centrale 34 mé- nagée dans il appui. de membrane 27. Du reste, la membrane 32 s6pare une chambre à gaz 35 dirigée vers le couvercle 28 d'une chambre de travail 36 dirigée vers l'appui de membrane 27. et qui peut entrer en communication à tra- vors l'ouverture de passage 34 avec la chambre de travail proprement dite 37 qui est formée entre le piston de ten- sion 21 et l'appui de membrane 27. La chambre do travail 37 peut tre remplie de liquide ou de graisse à travers une ouverture de remplis- sage 38 qui débouche dans la région de l'appui de mem- brane 27. Le remplissage de la chambre à gaz 35 s'effec- tue à travers une ouverture de remplissage de gaz obtura- blo 39 ménagée dans le couvercle 28. La mobilité axiale de l'appui de membrane 27 est tout d'abord bloquée par 2 l'épaulement 26. Etant donné qu'en raison de la présence- de l'paulerment 26, il existe une différence d'aire, l'ap- pui de membrane 27 est toujours sollicité vers l'intérieur, en direction do l'épaulement 26, d'o il ne pourrait se soulever que si, en présence de pénétration de fluide à pression dclans la chambre de travail 37, la pression sta- tique engendrée à ce moment exerçait une plus grande for- ce qlue la pression exercée sur la surface annulaire cor- respondant à l'épaulement. Pour éviter ce soulèvement, on peut monter des goupilles creuses ou organes analogues orientés radialement, et qui, en même temps, mettent à l'air libre la région de l'épaulement 26 comprise en- tre les garnitures d'6tanchéité 41 et 42. La sortie du piston de tension 21 de l'alésage 7 du cylindre est em- pchée par une bride 43 fixée au cylindre 6 en position frontale et qui est légèrement engagée dans l'alésage 20 du cylindre. Pour expliquer le mode de fonctionnement, on supposera que l'unité de tension F possède la précontrain- te de pression de gaz précitée c'est-à"dire que la cham- bre à gaz 35 est remplie d'un gaz sous pression. La mem- brane 32 s'applique alors contre la paroi intérieure du cylindre et contre l'appui de membrane 27, cependant que l'organe de fermeture 33 obture l'ouverture de passage 34 et emp9che la membrane 32 de passer par cette ouverture. Si lton suppose en outre que la chambre de travail 37 n'est pas remplie de liquide ou do graisse et que le pis- ton de tension est donc rent.ré, on peut monter l'unité de tension F en positi on. Après le montage, on pompe un li- quide ou une graisse dans la chamnbre de travail 37, à tra- vers l'ouverture de remplissage 38 de sorte que le piston de tension 21 se met en extension et, dans ce mouvement tend la chaîne C. Le degré de tension peut 8tre contrôlé, par exemple par la pression introduite. La pression de ten- sion est habituellement plus petite que la précontrainte de pression de gaz précitée de sorte que la membrane 32 reste appliquée contre l'appui de membrane 27 pendant le processus de tension. Si une pierre ou analogue s'introdut entre la chaîne C et la roue motrice B ou la roue de renvoi D et, de de cette façon, augmente excessivement la tension de la chaîne, la pression intérieure de la chambre de travail 37 croit tout d'abord Jusqu'à la valeur de la précontrainte de pression du gaz pu: le piston de tension 21 cède en s'enfonçant dans le cylindre 19 et, dans ce mouvement, refoule le liquide ou la graisse de la chambre de travail 37 sous la membrane 32 à travers le passage 34. Cette membrane cède, cependant que la chambre A gaz 35 se retré- cit et que la pression gazeuse s'élève, conformément aux lois physiques des gaz. Lorsque ce corps étranger a été éliminé de la chaîne, le liquide ou la graisse est à nou- veau refoulé dans la chambre de travail 379 en conséquen- ce de la pression gazeuse régnant dans la chambre à gaz 35 jusqu'à ce que le piston de tension 21 reprenne sa po- sition initiale. Il convient de souligner ici que l'é- paulement 26 doit 8tre dimensionné de manière à pouvoir supporter les forces exercées par la précontrainte de pres- sion gazeuse sur l'appui de membrane 37, Au contraire, la goupille creuse 40 n'a à sup- porter qu'une force de pression relativement faible, qui est engendrée lors du refoulement du liquide ou de la grais- se à travers l'ouverture de passage 34, c'est-à-dire uni- quement la force qui excède la force agissant sur la sur- face annulaire formée par l'épaulement 26. Naturellement, il est possible de bloquer l'appui de membrane 37 dans les deux sens possibles du mouvement à l'aide de goupilles,vis, bagues d'arrgt ou équivalents, en donnant à ces organes des dimensions appropriées. Il est possible d'imaginer des variantes également en ce qui concerne la fixation à joint étanche du bord 31 de la membrane. De m8me, la forme et la fixation du couvercle 28 peuvent ttre différentes. Pi- nalement, on conna t également différents procédés pour engendrer une précontrainte de pression gazeuse. En rem- placemeent d'une seule ouverture de passage on pourrait naturellement en prévoir plusieurs. Il est mime conceva- ble de donner à l'appui de membrane la configuration d'un élément perforé. Bien entendu, diverses modifications pourront 9tre apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans pour cela sortir du cadre do l'invention. REVENDICATIONS 1 - Unité de tension hydropneumatique, notam- ment destinée à être utilisée dans les véhicules à chat- nos de roulement pour charger la roue de renvoi en anta- gonisme par rapport à la tension de la chalne et compre- nant un cylindre, un piston de tension qui transmet la force de tension à un élément extérieur et qui isole, à ltin- térieur du cylindre, une chambre de travail qu'on peut remplir de graisse ou de liquide à travers une ouverture de remplissage, ainsi qu'un organe séparateur mobile, disposé entre la chambre de travail et une chambre à gaz remplie d'un gaz sous précontrainte de pression et qui est limité dans sa course, au moins dans le sens dirigé vers la chambre de travail, caractérisée en ce que l'or- gane séparateur est réalisé sous la forme d'une membrane roulante (11, 32) qui, le long de son bord (30) est pres- sée avec précontrainte contre un bottier qui lientoure (cylindre 19, piston de tension 3) au moyen d'un organe de retenue (jupe 29, bague de serrage 12) qui entoure ce bord (30) sur tout son périmètre et en ce qu'il est prévu com- me butée de limitation de la course pour la membrane (11, 32) un appui de membrane (6, 27) présentant au moins une ouverture de passage (7, 34), qui est également fixé au bottier (cylindre 19, piston do tension 3) et dont le contour dirigé vers la membrane (11, 32) est adapté à la forme de cette membrane. 2 - Unité de tension suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la membrane (32) et l'appui de membrane (27) sont fixés au cylindre (29) qui est fer- mé à son extrémité c8té chambre à gaz qui est à l'opposé du piston do tension (21) au moyen d'un couvercle (28) qui, en m&me temps, ferme la chambre à gaz (35) à joint étanche. 3 - Unité de tension hydropneumatique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la membrane ((11) et l'appui de membrane (6) sont fixes dans le piston de tension creux (3) qui est fermé à joint étanche à son extrémité côté chambre à gaz (7) qui est à l'opposé de l'appui do membrane (6) 4 - Unité de tension hydropneumatiquo suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la membrane (11) est fixée à la paroi périphé- rique intérieure du bottier (piston de tension 3) par une bague de serrage (12). - Unité de tension hydropneumatique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, dans la fermeture c8té chambre à gaz du cy- lindre (couvercle 28) ou du piston de tension (couvercle ), est ménagée une ouverture de remplissage de gaz obtu- table (16, 39) qui est située radialement à l'extérieur eot débouche dans la. hambre à gaz (13, 35). 6 - Unité de tension hydropneumatique suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 4 et 5 carac- térisée on ce queo l'appui de membrane (27) fixé au cylin- dre (19) présente un épaulement sur son périmètre exté- rieur, en ce que les deux parties échelonnées sont gui- dées à joint étanche dans des parties correspondantes du cylindre (19) qui sont voisines de l'épaulement (26) ot en ce que la région de l'épaulement (26) est mnoise à l'air libre. 7 - Unité de tension hydropneumatique suivant la revendication 6, caractérisée en ce que l'appui de membrane (27) est retenu on supplément par des goupilles creuses élastiques (40) disposées radialement. 8 - Unité de tension hydropneumatique suivant ltune quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que, sur le cylindre (19), est prévueau moins une butée amovible (bride 43) qui limite la course du piston de tension (21) dans le sens de la sortie.