Brevet FR2507258A1 — publié le 19821210

VERIN A FLUIDE, EN PARTICULIER A DEPRESSION La présente invention se rapporte à un vérin à fluide apte à réaliser une course d'actionnement longitudinale ou légèrement arquée à la manière d'une bielle de tige de piston et qui est de construction robuste, fiable et économique tout en permettant des efforts d'actionnement relativement importants sous la seule action d'un fluide à faible pression différentielle tel que l'air aspiré par l'admission d'un moteur thermique à allumage contrôlé. Les vérins à dépression réalisés suivant la technique classique comportent généralement deux demi-coquilles en telle emboutie ou en matière plastique assemblées sur une membrane en élastomère servant de piston et reliée à une tige de commande. Un ressort de rappel,en appui sur le piston ou la tige de commande et sur le fond de l'une des coquilles,rappelle la membrane vers sa position de repos. Une autre technique plus economique consiste à utiliser un corps de vérin monobloc en matériau élastomère de forme cylindrique annelée ou à soufflets travaillant comme un soufflet axial ou un soufflet de forge se déplaçant en arc de cercle. L'avantage économique de cette dernière solution réside principalement dans l'utilisation d'un seul composant obtenu par moulage soufflé, à savoir le soufflet en élastomère dont le prix de revient a pu être considérablement abaissé. Toutefois il apparaît souvent difficile de loger dans un tel montage un ressort de rappel capable d'exercer un effort de rappel important et la fiabilité d'un tel verin, indiscutable quant à son constituant principal, le soufflet, est souvent miseen cause par la défaillance du ressort de rappel soumis à une corrosion sous tension qui provoque sa rupture. L'un des buts de la presente invention est précisément de conserver aux vérins constitués d'un soufflet en matériau élastomère toutes leurs pro priétés de fiabilité et de résistance lorsqu'un effort de rappel important est nécessaire pour assurer une position extrême de repos qui, dans les techniques connues, est confirmée par un ressort de rappel helicoldal en acier à ressort. A cet effet, le vérin à fluide dont la course longitudinale ou légèrement arquée est provoquée sous l'action combinée de la pression différentielle d'un fluide de commande, de la reaction d'un ressort de rappel et,le cas echeant,des réactions d'au moins un organe actionné par le vérin, du type cons titué essentiellement d'un soufflet a plis multiples en un matériau élastomère délimitant une chambre de verin fermée à ses deux extremites et reliée a la source de pression différentielle, le soufflet étant susceptible d'être rappelé en position extrême par le ressort de rappel en l'absence de la pression différentielle, est caractérisé en ce que la longueur libre du soufflet en l'absence d'une différence de pression entre la chambre de vérin et l'ambiance dans laquelle est plongé le vérin, est plus importante ou respectivement plus faible que la longueur qu'elle occupe dans sa position extrême, dans le sens apte à confirmer cette position extrême par la seule réaction élastique de l'élastomère du soufflet constituant le ressort de rappel vers la position extrême. Le corps du vérin en matériau élastomère relativement épais remplit ainsi trois fonctions propres aux verins: celle d'une paroi, celle d'un piston par le deplacement axial des plis du soufflet et celle d'un ressort de rappel en position de repos. Selon un mode de réalisation courant de l'invention, l'une des extremites du vérin est fixée rigidement à un support fixe tandis que l'autre est reliée à un embout qui est articulé sur l'organe actionné par le vérin et constitue avec le soufflet une bielle d'actionnement de cet organe. L'extrémité reliée rigidement au support fixe peut traverser ce support par un embout relie à la source de fluide de commande. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, dans sa position la plus ramassée sur lui-même, le soufflet à plis multiples présente la forme générale d'un tonneau pour mieux assurer le centrage élastique de ses extrémités fermees, sur son axe longitudinal. Dans une application du vérin-selon l'invention a l'industrie automobile, le soufflet est immerge dans l'air ambiant et est susceptible d'être relie, pour assurer son actionnement, à une source d'aspiration ou de dépression telle que l'admission d'un moteur thermique et le soufflet est comprimé en position extrême de l'organe a actionner, la mise en dépression de la chambre de verin par rapport à l'air ambiant provoquant,au-delà d'une dépression minimale capable de surmonter l'effort de compression initiale du soufflet, une compression supplémentaire du soufflet dont l'une des extrémités entrain 0'organe à actionner auquel elle est reliée.L'organe à actionner est par exemple un levier rotatif relie à un clapet apte à fermer un passage d'air dans la position extrême du verin. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaî- tront à la lecture de la description d'un mode de réalisation de l'invention faite en regard du dessin annexé où: la figure 1 représente le vérin selon l'invention dans sa position de rappel où la precontrainte du soufflet qui le constitue, maintient un volet de ventilation en position fermée; la figure 2 représente la même installation dans la position du volet de ventilation ouvert par l'action de la dépression de l'aspiration d'un moteur relie à l'intérieur du soufflet constituant le vérin. L'installation à contrôler représentée sur les figures 1 et 2 est constituée d'un conduit de ventilation 1(par exemple un conduit de ventilation ou de climatisation en tôle d'acier ou en matière plastique d'un véhicule automobile) dans lequel est articulé sur un axe 2 un volet d'obturation et de réglage 3 mobile en rotation autour de cet axe 2 pour venir obturer totalement ou partiellement le passage de l'air de ventilation 4 à travers le conduit 1 vers une sortie 5. Pour assurer sa rotation, l'axe 2 est relié à l'extrémité d'un levier 6-dont l'autre extrémité est articulée dans un perçage 8 ménagé dans un embout de fermeture 9 d'un vérin 10 logé à l'extérieur du conduit 1 et à proximité de celui-ci. Selon l'invention, le vérin 10 est constitué d'un soufflet 11 à plis multiples réalise en un matériau élastomère moulé et dont la longueur libre en l'absence d'une différence de pression entre sa chambre intérieure 12 et l'at mosphère à l'extérieur du conduit 1, est plus importante que la longueur deten- due du vérin selon la figure 1 en position de butée extrëme sur le levier 6, le clapet 3 étant fermé en butée à l'intérieur du conduit 1. L'extrémité du vérin 10 opposée à l'embout 9 est sertie par l'inter- médiaire d'un embout 14 sur une plaque support 15 rendue solidaire du conduit 1 par tout moyen tel qu'une patte de fixation non représentée. L'embout 14 est creux et sert à relier la chambre intérieure fermée 12 du soufflet il a une conduite de contrôle 16 susceptible d'être reliée par l'intermédiaire d'une valve de contrôle non représentée à une source de depression constituée,dans le cas de l'application à un véhicule automobile,par lias- piration du moteur thermique du véhicule. Comme on peut le voir sur la figure 2, le soufflet 11 presente dans sa position la plus ramassée sur lui-même la forme d'un tonneau qui tend à centrer les réactions élastiques des embouts du vérin sur l'axe longitudinal du soufflet. Le fonctionnement du vérin va maintenant être explicité en référence aux figures 1 et 2. Dans la position de la figure 1, le soufflet 11 est pressé par l'axe logé dans le perçage 8,en direction de la plaque support 15 et réagit en repoussant le levier 6 vers la gauche de la figure pour confirmer la fermeture du clapet 3 à l'intérieur du conduit 1. Lorsque le conducteur du vehicule provoque,par l'intermédiaire de la valve de contrôle,la mise en communication de la chambre intérieure 12 avec l'aspiration du moteur thermique, l'air de cette chambre 12 est progressivement évacué et la pression dans la chambre 12 devient inférieure à celle de l'ambiance autour du verin 10 et a la pression régnant dans la chambre intérieure du conduit 1 qui peut d'ailleurs être légèrement supérieure a la pression statique ambiante à l'extérieur du conduit 1 par suite de la pression dynamique de l'air entrant dans le conduit 1 sous l'effet de la vitesse du véhicule ou d'un ventilateur de soufflage.La surpression de l'ambiance par rapport à la chambre intérieure 12 comprime axialement et radialement les plis du soufflet 11 et la compression axiale tend a tirer l'embout 9 vers la droite des figures a l'encontre de la précontrainte élastique du soufflet 11. Lorsque cette precontrainte est dépassée, l'embout 9 se déplace vers la droite pour realiser une course légèrement arquée 17 (figure 2) et faire ainsi tourner le levier 6 et le volet 3 vers la droite autour de l'axe 2. Le volet 3 est aussi amené en position ouverte et l'air de ventilation peut s'écouler de l'entrée du conduit 1 à sa sortie 5. Au fur et a mesure du déplacement de l'embout 9 vers la droite, la réaction élastique du soufflet 11 à sa déformation et à son écrasement axial augmente et il est possible en dosant le niveau de la dépression régnant dans la chambre 12, d'obtenir différentes positions d'ouverture croissante avec le niveau de la dépression. Comme on peut le voir illustré sur la figure 2, l'embout 9 joue avec le soufflet 11 le rôle d'une bielle autorisant de légers désaxages de la course du vérin par rapport à son axe longitudinal. Le vérin selon l'invention est non seulement très économique et tres résistant à l'usure mais il supprime de plus les frottements entre piston et cylindre des vérins classiques et permet d'utiliser des sections de piston importantes sous un faible encombrement axial et radial et d'exploiter ainsi les faibles différences de pression d'un circuit à pression de véhicule automobile pour réaliser des efforts de commande importants et assurer un verrouillage sûr d'une position de repos.On voit à ce sujet que le vérin pourrait être utilisé pour verrouiller le volet 3 en position ouverte en prévoyant pour le soufflet une longueur libre sans contrainte plus faible que celle représentée sur la figure 2. Dans un tel mode de réalisation, il serait alors nécessaire pour amener le volet 3 en position de fenneture, de relier la conduite 16 à une source de pression par rapport à l'atmosphère qui entoure le vérin. On doit remarquer également que le matériau élastomère dans lequel est réalisé le soufflet 11 peut présenter une hystérésis ou une "memoire" importante qui confirme les positions extrêmes de butée du volet 3 et s'oppose aux déplacements brusques de ce volet qui pourraient causer des chocs conduisant à sa dégradation.Lorsque le soufflet 11 est réalisé en un élastomère à forte hystérésis, le verin IO possède aussi des qualites intrin sèques d'amortissement de fin de course et de position qui,par contre, réduisent sa mobilité et augmentent son hystérésis d'actionnement. Le vérin 10 tel que décrit peut bien sûr être utilisé en combinaison avec un ressort de rappel supplémentaire pour réaliser des efforts de rappel plus importants que ceux fournis par le seul soufflet à plis multiples. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentes, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'objet de l'invention. Ainsi l'on doit comprendre que le vérin 10 peut être constitué non seulement d'un soufflet unique mais aussi d'un ou plusieurs soufflet(s) à plis multiples raccordé(s) a une partie rigide, par exemple, pour augmenter la longueur du verin ou le volume de sa chambre intérieure. REVENDICATIONS 1. Vérin à fluide dont la course longitudinale ou légèrement arquée est provoquée sous l'action combinée de la pression différentielle d'un fluide de commande, de la réaction d'un ressort de rappel et le cas échéant des réactions d'au moins un organe actionné par le verin, du type constitué d'au moins un soufflet à plis multiples en un matériau élastomère délimitant une chambre de vérin fermée à ses deux extremites et reliée à la source de pression différentielle, le soufflet étant susceptible d'être rappelédansune position extrême par le ressort de rappel en l'absence de la pression différentielle, caractérisé en ce que la longueur libre du soufflet (11) en l'absence d'une différence de pression entre la chambre de vérin (12) et l'ambiance dans laquelle est plongé le vérin (10), est plus importante ou respectivement plus faible que la longueur qu'elle occupe dans sa position extrême, dans le sens apte à confirmer cette position extrême par la seule réaction élastique de l'élastomère du soufflet (11) constituant le ressort de rappel vers la position extrême. 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une de ses extrémités est fixée rigidement à un support fixe (15) tandis que l'autre est reliée à un embout (9) qui est articulé sur l'organe (3,6) actionné par le vérin (10) et constitue avec le soufflet (11) une bielle d'actionnement de cet organe (3,6). 3. Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que son extrémité reliée rigidement au support fixe (15) traverse ce support par un embout (14) relié à la source (16) de fluide de commande. 4. Vérin selon l'une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que, dans sa position la plus ramassée sur lui-même, le soufflet à plis multiples (11) présente la forme générale d'un tonneau pour mi eux assurer le centrage élastique sur son axe longitudinal,de ses extrémités fermes. 5. Vérin selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le soufflet (11) est immergé dans l'air ambiant et est susceptible d'être relié, pour assurer son actionnement, à une source d'aspiration ou de dépression (16) telle que l'admission d'un moteur thermique et en ce que le soufflet (11) est comprimé en position extrême de l'organe à actionner, la mise en dépression de la chambre (12) de vérin (10) par rapport à l'air ambiant provoquant, au-delà d'une dépression minimale capable de surmonter l'effort de compression initiale du soufflet, une compression supplémentaire du soufflet (11) dont l'une des extrémités (9) entraîne l'organe à actionner (3,6) auquel elle est reliée. 6. Vérin selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe à actionner (3,6) est un levier rotatif (6) relié à un clapet (3) apte à fermer un passage d'air (1) dans la position extrême du verin (10). 7. Vérin selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau élastomère du soufflet (11) présente une forte hystérésis ou "mémoire" apte à reduire sa vitesse d'actionnement, sa mobilité et les chocs en fin de course du vérin.