Brevet FR2502475A1 — publié le 19821001

La présente invention concerne un dispositif de sup- port destiné à un siège dont on peut régler la hauteur, par exemple pour chaise de dactylographe ou un autre type de chaise pivotante. Les dispositits de support réglables pour chaises pivo- tantes comprennent classiquement un moyen à vis de changement de hauteur. Dans ces dispositifs, on règle la hauteur du siège en faisant tourner le siège sur son axe de pivotenent ou en faisant tourner un autre élément constitutif. Des dispositifs de support qui per- mettent de régler la hauteur du siège sans devoir faire tourner le siège ou un autre élément constitutif ont été proposés sous forme d'un ressort dit pneumatique qui consiste en un cylindre pneumatique permettant de soutenir le siège à une hauteur choisie. Le gaz, ordi- nairement de l'azote, est hermétiquement retenu à l'intérieur du cylindre, mais, en pratique, il est presque impossible d'obtenir une étanchéité parfaite, si bien que le cylindre a tendance à fuir, quoique à une vitesse très lente. De façon typique, les fuites sont telles que le cylindre cesse de fonctionner correctement après envi- ron deux années d'utilisation. Selon l'invention, il est proposé un dispositif permet- tant de soutenir un siège à une hauteur choisie, ce dispositif se distinguant en ce qu'il comprend un cylindre hydraulique ayant pour fonction de soutenir le siège, le cylindre pouvant être contracté pour abaisser le siège sous l'effet du poids de son occupant et étant soumis à l'action élastique d'un ressort qui allonge le cylindre pour soulever le siège lorsque ce dernier n'est pas occupé, le cylindre comprenant deux chambres remplies de fluide qui sont séparées par un moyen d'obturation situé à l'intérieur du cylindre, un moyen de com- mande manuellement actionnable permettant d'ouvrir et de fermer sélectivement le moyen d'obturation, le fluide circulant entre les chambres via le moyen d'obturation ouvert pendant la dilatation et la contraction du cylindre, et le moyen d'obturation arrêtant le fluide lorsqu'il est fermé de manière à bloquer hydrauliquement le cylindre, les parties des deux chambres immédiatement adjacentes au moyen d'obturation étant axialement séparées de sorte qu'il y a un écoulement axial sensiblement direct entre les chambres sensiblement sans inversion de la direction d'écoulement. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une section droite verticale simplifiée d'un dispositif de support réglable selon l'invention; et la figure 2 est une section droite agrandie montrant une soupape du dispositif. Le dispositif de support présenté sur les figures 1 et 2 se présente sous la forme d'une colonne de support télescopique comprenant un tube extérieur 2 destiné à être fixé par son extrémité inférieure dans une base appropriée (non représentée), et un tube intérieur 4 monté concentriquement dans le tube extérieur 2 par des rondelles d'écartement annulaires 5 en Nylon ou un autre matériau approprié à faible coefficient de frottement, le tube intérieur 4 étant destiné à soutenir le siège (non représenté) par son extrémité supérieure. Le tube intérieur 4 est porté par le tube extérieur grâce & un ensemble qui permet le réglage de la hauteur du tube intérieur 4, et par conséquent du siège, et qui permet que le tube intérieur 4 et le siège puissent tourner sur l'axe du tube. Plus spécialement, le tube extérieur 2 possède, à son extrémité inférieure, une plaque de base 6 qui soutient, via un rou- lement à billes 8, un arbre 10 orienté verticalement qui est reçu à l'intérieur de la partie terminale inférieure du tube intérieur 4 et est situé sur l'axe du tube intérieur 4. L'arbre 10 porte à son extrémité supérieure un piston 11 qui est en ajustement coulissant dans un manchon 12 fermement fixé à l'intérieur de la partie termi- nale inférieure du tube 4 et se prolongeant approximativement sur la moitié de la longueur du tube 4. Le piston 11 porte un joint torique 13 servant à assurer une étanchéité aux fluides avec la paroi du manchon 12. Un corps de soupape annulaire 14 d'une soupape, ou moyen d'obturation, est fixé à l'intérieur du tube 4 immédiatement au-dessus de l'extrémité supérieure du manchon 12 par le fait qu'il est fixé au manchon 12, le corps de soupape 14 étant en relation d'étanchéité vis-à-vis de la paroi intérieure dutube 4 gràce à un joint torique 16. Le corps de soupape 14 coopère avec un élément de soupape, oU élément obturateur, 18 qui est fixé à une tige allongée se prolongeant vers ie haut. Encre le corps de soupape 14 et l'extrémité supérieure du tube 4, la tige de soupape 20 passe dans le trou intérieur d'un plongeur annulaire 22 qui peut coulisser par rapport au tube 4 et à la tige de soupape 20 et est en relation d'étanchéité avec ces deux éléments par l'intermédiaire respectif de bagues d'étanchéité exté- rieure et intérieure 24 et 26. Entre l'extrémité supérieure du pis- ton 11 et le plongeur 22, l'intérieur du tube intérieur 4 forme deux chambres hydrauliques qui sont remplies d'un fluide hydraulique et qui sont séparées par le corps de soupape. Le plongeur 22 est élastiquement sollicité vers le bas en contact de pression avec la masse du fluide hydraulique par un ressort de compression 28 dis- posé encre la face supérieure du plongeur 22 et l'envers d'un man- chon 30 disposé à l'intérieur de l'extrémité supérieure du tube intérieur 4. L'extrémité supérieure de la tige de soupape 20 est reliée par vissage à un piston 31 pouvant coulisser axialement à l'intérieur du manchon 30 et est élastiquement sollicitéevers le haut par un ressort de compression 32 placé entre un épaulement du piston 31 et le plongeur 22. Cette sollicitation élastique vers le haut qui est appliquée à la tige de soupape 20 déplace l'élément de soupape 18 jusqu'à une position d'étanchéité vis-à-vis du corps de soupape 14. La tige de soupape peut être déplacée vers le bas contre l'élasticité du ressort 32 de façon à ouvrir la soupape par le moyen d'un levier 33 qui passe par une ouverture ménagée dans la paroi du tube 4 et une ouverture ménagée dans la paroi du manchon 30 pour arriver dans un passage transversal formé dans le piston 31. L'extrémité intérieure du levier 33 est conformée de façon à définir un épaulement 33a qui peut venir en contact avec l'arrière d'une tige 34 élastiquement montée dans le piston 31 pour bloquer l'extrémité intérieure du levier 33 dans le piston 31. Comme cela est évident, le levier 33 se trouve au voisinage de l'envers du siège. La structure détaillée de la soupape du cylindre est présentée sur la figure 2. Le trou interne du corps de soupape 14 est d'un dia- mètre constant sur toute sa longueur, et l'élément de soupape 18, pour l'état fermé de la soupape, vient en appui contre une surface tronconique interne d'une rondelle 40. La rondelle 40 est montée f flottante sur la tige de soupape 20 et il existe un petit jeu entre le trou interne de la rondelle 40 et la surface de la tige de sou- pape 20. Dans l'état fermé de la soupape (tel que présenté sur la figure), la face terminale axiale supérieure de la rondelle 4G, qui est une face terminale plane, est en appui contre l'envers plan du corps de soupape 14, et, comme cela a été décrit ci-dessus, l'élé- ment de soupape 18 est en appui contre la rondelle 40. Pour baisser la hauteur du siège, son occupant, alors qu'il est assis sur la chaise, actionne le levier qui enfonce la tige de soupape 20 pour ouvrir la soupape. La soupape étant ouverte, le tube 4 peut se déplacer vers le bas le long de l'arbre 10 sous l'effet du poids de l'occupant. Pendant ce déplacement, du fluide hydraulique passe, sous l'effet-du piston, de la chambre inférieure du cylindre à la chambre supérieure du cylindre via la soupape. L'écoulement du fluide vers le haut tend à maintenir la rondelle 40 en contact avec l'envers du corps de soupape 14, si bien que le fluide s'écoule dans la chambre supérieure par l'intermédiaire du passage annulaire défini entre l'élément de soupape 18 en position ouverte et la rondelle 40 et entre le trou interne de la rondelle 40 et la tige de soupape 20; ce passage n'a qu'une petite dimension en J section droite si bien que l'écoulement du fluide est relativement lent de façon à permettre de commander la descente du siège. Une fois la hauteur voulue atteinte, on relâche le levier 33 commandant la tige de soupape 20 et la soupape se ferme. Le cylindre hydraulique est alors hydrauliquement bloqué et le poids de l'occupant est soutenu par la masse du fluide hydraulique bloquéeà l'intérieur de la chambre inférieure de cylindre. La chaise peut pivoter par rotation du tube 4 et de l'arbre 10, en une seule pièce, sur le roulement 8. Le transfert du fluide de la partie inférieure du cylindre à sa partie supérieure lors de l'abaissement de la hauteur du siège fait que le plongeur 22 est soulevé à l'intérieur du tube 4 I contre l'action élastique du ressort de compression 28, ce qui a pour effet de comprimer plus encore ce ressort. Lorsqu'il faut hausser le siège par rapport à une position abaissée, on actionne le levier 33 de façon à ouvrir la soupape alors que la chaise n'est pas occupée. Le ressort 28 a pour effet de soulever le tube 4, et par conséquent le siège, avec une vitesse qui est commandée par le débit du fluide allant de la chambre supérieure du cylindre à la chambre inférieure. Le fluide sortant de la chambre supérieure du cylindre déplace la rondelle 40 vers le bas, hors de contact avec l'envers du corps de soupape 14, ce qui réalise entre l'envers du corps de soupape et la rondelle un passage annulaire relativement grand par lequel le fluide passe relativement rapidement. Lorsque la hauteur voulue a été atteinte, l'utilisateur lâche le levier afin de fermer la soupape et, par conséquent, de bloquer hydrauliquement la chaise à la hauteur choisie. La soupape présentée sur la figure 2 est relativement peu coûteuse à fabriquer. De plus, la structure présentée permet de réduire l'aire en section droite de la face terminale inférieure de l'élément de soupape 18, ce qui entraîne qu'une plus petite force est nécessaire pour ouvrir la soupape contre la résistance visqueuse du fluide hydraulique. Le dispositif de support hydraulique décrit n'est pas soumis à l'inconvénient des pertes de fluide qui se produisent avec des dispositifs de support incorporant des ressorts pneumatiques, et, par conséquent, il présente une durée d'utilisation notablement plus longue. De façon avantageuse, le fluide hydraulique utilisé dans le cylindre est une graisse, bien que l'on puisse utiliser une huile, Une graisse appropriée est "Shell Alvania EPV". On préfère la graisse parce que, celle-ci étant visqueuse, elle permet un meilleur contrôle pendant la descente du siège sous une charge, autorise des tolérances accrues et facilite le montage du dispositif. On va maintenant décrire de quelle manière le dispositif est monté. On forme un sous-ensemble comprenant: le manchon 12, le corps de soupape 14 fixé à l'extrémité supérieure du manchon 12, l'élément de soupape 18 et la tige de soupape 20, le piston 31, le plongeur 22 et le ressort de compression 32 qui exerce son effet entre le piston 31 et le plongeur 22 de manière à amener élastique- ment le plongeur 22 en contact avec le corps de soupape 14. On rem- plit ensuite de graisse le manchon 12 par son extrémité ouverte. Comme la graisse est visqueuse, elle ne s'échappe pas facilement du cylindre après remplissage, même si l'on retourne le cylindre avant qu'il soit fermé. On assemble le tube intérieur 4 avec le manchon 30 et le ressort de compression 28, et on insère le sous-ensemble com- prenant le manchon 12 rempli de graisse et les autres éléments dans le tube intérieur 4 par son extrémité (inférieure) ouverte, jusqu'à ce que le piston 31 se trouvant à l'extrémité supérieure du sous- ensemble pénètre dans le trou du manchon 30. Lorsque le piston 31 se trouve à l'intérieur du man- chon 30, on peut insérer l'extrémité intérieure du levier 33 d'ac- tionnement de la soupape dans les ouvertures formées dans les trous du tube intérieur 4 et du manchon 30 de manière qu'ellevienne en con- tact avec le piston 31, l'extrémité intérieure du levier étant retenue dans le passage transversal ménagé dans le piston 31 par la tige à ressort 34 s'engageant jusque derrière l'épaulement 33a se trouvant à l'extrémité du levier 33. Le levier 33 étant en position, on l'ac- tionne pour ouvrir la soupape et on insère le piston Il dans l'extré- mité (inférieure) ouverte du manchon 12, ceci déplaçant un peu de graisse, via la soupape ouverte, jusqu'au contact du plongeur 22 qui est donc écarté du corps de soupape 14. Lorsque le piston se trouve à l'extrémité du manchon 12, on ferme l'extrémité du manchon en insérant une rondelle au-dessus de l'arbre 10 et en étampant l'extrémité inférieure du tube intérieur 4 par-dessus la rondelle afin de retenir cette dernière. Dans le mode de réalisation présenté sur les dessins, on voit que le corps de soupape 14 enferme hermétiquement un inter- valle annulaire entre le tube intérieur 4 et le manchon 12 vis-à-vis du fluide hydraulique. Dans une forme de réalisation modifiée (non représentée), le corps de soupape n'est pas hermétiquement fermé vis-à-vis du tube intérieur et, par conséquent, l'intervalle annu- laire entre le tube 4 et le manchon 12 communique avec la partie du cylindre située au-dessus du corps de soupape. Un plongeur annulaire est monté à l'intérieur de l'extrémité supérieure de l'intervalle annulaire et est élastiquement sollicité vers le haut par un ressort de compression situé à l'intérieur de l'intervalle annulaire. Ce deuxième plongeur agit conjointement avec le plongeur 22 et est déplacé vers le bas contre sa propre compression lors du passage du fluide dans la partie supérieure du cylindre pendant l'abaisse- ment du siège. Le plongeur 22 est déplacé vers le haut, mais à une moindre distance que dans le premier mode de réalisation. Dans le mode de réalisation présenté sur les dessins, la chambre inférieure du cylindre hydraulique est définie par un manchon qui est monté à l'intérieur du tube et qui porte un corps de soupape. Cette structure conduit à plusieurs avantages importants, qui vont être maintenant décrits. L'utilisation du manchon pour définir la partie infé- rieure du cylindre implique que l'aire en section droite de la chambre intérieure du cylindre est intérieure à celle de la chambre supérieure du cylindre, qui est définie par le tube lui-même; comme cela est représenté, le rapport des aires en section droite des chambres supé- rieure et inférieure du cylindre est d'environ 2,5 à 1. Ainsi, le volume déplacé de la chambre inférieure à la chambre supérieure par unité de longueur de déplacement de la chaise vers le bas correspond à un déplacement linéaire du plongeur vers le haut plus petit. Dans un dispositif de support de siège typique, l'intervalle de réglage de la hauteur peut être de 10 à 13 cm. Si les chambres supérieure et inférieure avaient la même aire en section droite, le plongeur devrait se déplacer vers le haut d'une même quantité et, naturelle- ment, ceci amènerait une contraction correspondante du ressort de compression; il serait difficile en pratique de trouver un ressort de compression hélicoïdal ayant les caractéristiques nécessaires pour satisfaire ces conditions. Dans le mode de réalisation représenté, le déplacement global de 13 cm du siège entraîne un déplacement du plongeur de 5 cm seulement, et ceci peut être facilement réalisé avec un ressort normal. Le volume plus petit de cylindre permis par l'utilisa- tion du manchon pour définir la chambre inférieure implique une dimi- nution de la quantité de fluide hydraulique à utiliser, ce qui conduit à une réduction du coût. L'utilisation du manch.n offre égalemrent un moyen commode pour monter le corps de soupape à l'intérieur du tube sans devoir affaiblir le tube dans la zone du-cylindre. Le montage de la soupape à l'intérieur du cylindre de la manière présentée facilite l'obtention de l'étanchéité et facilite en outre l'actionnement de la soupape par un mécanisme relativm--ient simple utilisant une poignée voisine de l'envers du siège. On notera que les parties des chambres supérieure et t inférieure immédiatement voisines de la soupape sont axialement sépa- rêes et sont reliées par un passage sensiblement axial lorsque la soupape est ouverte. Le raccordement direct ainsi réalisé sans inver- sion de la direction d'écoulement lors du passage du fluide d'une chambre à l'autre permet l'utilisation de graisse comme fluide hydrau- lique, avec les avantages qui en découlent, ainsi que cela a été discuté ci-dessus; comme cela apparaîtra clairement, il n'aurait pas été possible d'utiliser de la graisse s'il avait existé entre les deux chambres un passage tortueux. Enfin, le fonctionnement du dispositif ne nécessite pas l'emploi de pressions internes élevées pour le fluide. Au contraire, les ressorts pneumatiques-sont remplis d'un gaz A pression très élevée et leur fonctionnement correct repose sur cette pression. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'ima- giner, à partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du-cadre de l'invention. i i b R E V E N D I C A T I 0 N S __ ___________ ____ ____ __ 1. Dispositif servant à soutenir un siège à une hauteur choisie, caractérisé par un cylindre hydraulique (4) ayant pour fonc- tion de soutenir le siège, le cylindre pouvant être contracté pour abaisser le siège sous le poids de l'occupant du siège et étant soumis à l'action élastique d'un ressort (28) qui dilate le cylindre pour élever le siège lorsque celui-ci n'est pas occupé, le cylindre comprenant deux chambres (12, 4) remplies de fluide qui sont séparées par un moyen obturateur (14) disposé à l'intérieur du cylindre, un moyen de commande 033) actionnable manuellement permettant d'opérer sélectivement l'ouverture et la fermeture du moyen d'obturation, le fluide s'écoulant d'une chambre à l'autre via le moyen obturateur ouvert pendant la dilatation et la contraction du cylindre, et le moyen obturateur empêchant, lorsqu'il est fermé, l'écoulement du fluide de manière à verrouiller hydrauliquement le cylindre, les parties des deux chambres immédiatement adjacentes au moyen obtura- teur étant séparées axialement de façon qu'il y ait un écoulement axial sensiblement direct entre les chambres sensiblement sans inver- sion de la direction d'écoulement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre comprend un élément corps (12) et un élément piston (11) pouvant effectuer un mouvement de va et vient à l'intérieur de l'élément corps, l'élément corps contenant les chambres, l'une (12) des chambres étant définie entre l'élément corps (12), l'élément piston (11) et le moyen obturateur (14), et l'autre des chambres étant définie entre l'élément corps (4), le moyen obturateur (14) et un plongeur (22) élastiquement sollicité pouvant effectuer un mouvement de va et vient à l'intérieur de l'élément corps (4), l'un desdits éléments étant destiné à soutenir le siège par rapport à l'autre des éléments par l'intermédiaire du fluide hydraulique contenu dans la première chambre lorsque le moyen obturateur est fermé, et l'élément piston, lorsque le dispositif est chargé par le poids de la chaise occupée réalisant le déplacement du fluide de la première chambre à l'autre chambre, via le moyen d'obturation, lorsque le moyen d'obturation est ouvert,de façon à abaisser le siège, l'écou- ment de fluide dans l'autre chambre déplaçant le plongeur contre l'ac- tion de son ressort, l'action du ressort ayant pour effet de dépla- cer le plongeur pour ramener le fluide à la première chambre lorsque le moyen obturateur est ouvert et lorsque le siège n'est pas occupé, afin de hausser le siège. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'aire en section droite de la première chambre (12) est inférieure à celle de l'autre chambre (4). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le cylindre hydraulique est monté à l'intérieur d'un tube externe fixe (2), l'élément piston du cylindre étant porté par le tube extérieur par l'intermédiaire d'un roulement (8) qui permet de faire pivoter le cylindre sur son axe, l'élément corps du cylindre est mobile verticalement et est conçu pour soutenir le siège par son extrémité supérieure,et des paliers coulissants (5) sont placés entre les surfaces adjacentes du tube externe et de l'élément corps afin de stabiliser l'élément corps par rapport au tube externe. 5. Dispositif selon la revendication 2, 3 ou 4, carac- térisé en ce que le moyen d'obturation a pour fonction de permettre un écoulement relativement lent du fluide de la première chambre à l'autre chambre, et un écoulement plus lent du fluide de l'autre chambre à la première chambre. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le moyen d'obturation comprend un corps de soupape (14) fixe par rapport a l'élément corps du cylindre, le corps de soupape comportant ledit passage pour fluide, une tige de soupape (20) se prolongeant vers le bas dans l'autre chambre et le passage de soupape et portant un élément obturateur (18) disposé & l'intérieur de la première chambre, le moyen de commande ayant pour fonction de déplacer axialement la tige de soupape, l'élément obtura- teur empêchant l'écoulement par le passage lorsqu'il est dans une - position adjacente au corps de soupape, et l'élément obturateur auto- risant l'écoulement par le passage lorsqu'il est dans une position axialement écartée par rapport au corps de soupape. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par un élément flottant de limitation d'écoulement (40) qui répond à l'écoulement du fluide de la première chambre vers l'autre chambre en se déplaçant jusqu'en une position permettant de limiter le débit de fluide dans le passage, l'élément de limitation quittant cette position sous l'effet de l'écoulement du fluide de ladite autre chambre vers ladite première chambre, ce qui permet un débit accru. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément de limitation comprend une rondelle (22) montée de manière flottante sur la tige de soupape, l'élément obturateur (18) s'appliquant de façon étanche contre la rondelle, et la rondelle s'appliquant de façon étanche contre le corps de soupape lorsque le moyen d'obturation est fermé. 9. Dispositif selon la revendication 6, 7 ou 8, carac- térisé en ce que l'élément corps du cylindre comprend des tubes interne (12) et externe (4) fixés l'un à l'autre, la première chambre étant définie par le tube interne, et l'autre chambre étant définie par le tube externe. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le fluide hydraulique est de la graisse.