Brevet FR2569802A1 — publié le 19860307

RESSORT PNEUMATIQUE A COMPENSATION DE TEMPERATURE L'invention concerne un ressort à compensation de température composé d'un corps renfermant un cylindre qui y est disposé concentriquement et dans lequel un piston solidaire d'une tige de piston est monté mobile dans la direction axiale et sépare une chambre de pression prin- cipale d'une chambre de pression auxiliaire à joint étanche, la chambre de pression principale étant composée d'une chambre partielle formée à l'intérieur du cylindre et d'une chambre partielle formée entre le cylindre et le corps, et contenant un remplissage de gaz sous pression qui exerce sur la tige de piston une force supérieure à la pression gazeuse régnant dans la chambre de pression auxiliaire, cette dernière pression gazeuse étant de préférence dévelop- pée par un système à deux phases dans lequel la phase li- quide et la phase vapeur sont en équilibre, les variations de pression qui se manifestent dans la chambre de pression principale et dans la chambre de pression auxiliaire sous l'effet des variations de la température étant calculées l'une en fonction de l'autre de telle manière qu'il ne se produise pas de variation de la force résultante exercée sur la tige de piston ou, du moins, pas de variation nota- ble de cette force résultante. Par la demande DE OS 33 24-214 est déjà connu un ressort pneumatique à compensation de température de ce genre. Dans ce ressort, le piston constitue l'élément sé- parateur intercalé entre la chambre de pression principale et la chambre de pression auxiliaire et, pour l'efficacité du ressort pneumatique à compensation de température, il ne doit exister aucun étranglement entre les deux chambres. Un inconvénient de cpt agencement est qu'il ne comporte aucune possibilité d'agir sur les vitesses de contraction et d'extension de la tige de piston. Le but de la présente invention est de créer un ressort pneumatique à compensation de température qui com- prenne un dispositif amortisseur opérant en fonction du mouvement de la tige de piston et, si nécessaire, un amor- tissement hydraulique de position de fin de course dans la position d'extension presque complète de la tige de piston. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que le ressort comprend une chambre d'amortissement dans laquelle coulisse un piston d'amortissement muni de clapets d'amortissement, ce piston d'amortissement étant monté sur une tige de piston auxiliaire qui est reliée solidairement à la tige de piston principale dans la direc- tion axiale. La présence de cette chambre d'amortissement donne d'emblée la possibilité de placer également une peti- te quantité de liquide dans cette chambre, de sorte que, dans ce type de construction de ressort pneumatique, il est possible d'obtenir un amortissement hydraulique de position de fin de course. Ainsi que ceci est bien connu pour les pistons de ressorts pneumatiques, le piston d'amortissement peut porter lui-même un clapet d'amortissement agissant en fonction du sens du déplacement et qui est de préférence constitué par une bague de piston mobile dans la direction axiale dans une gorge du piston et qui libère une plus grande section d'amortissement au cours du mouvement de contraction de la tige de piston qu'au cours du mouvement d'extension de cette tige. Ceci apporte surtout d'une fa- çon simple la possibilité de fixer la vitesse d'entension de la tige de piston à une valeur prédéterminée, tandis que le mouvement de contraction peut s'effectuer avec un amortissement nul ou presque nul. Selon une autre caractéristique de l'invention, la chambre d'amortissement est formée par un cylindre d'amor- tissement qui est sollicité par la pression de la chambre de pression principale et qui est isolée à joint étanche de la partie de la chambre de pression principale contenue dans le cylindre. Dans cette construction la garniture d'étanchéité interposée entre la chambre d'amortissement et la partie de la chambre de pression principale contenue dans le cylindre est constituée par la garniture d'étanché- ité de tige de piston prévue pour la tige de piston auxi- liaire. On obtient de cette façon une séparation étanche sQre entre la partie de la chambre de pression principale contenue dans le cylindre et la chambre d'amortissement partielle qui entoure la tige de piston auxiliaire. Selon une caractéristique de l'invention, on obtient une construction très simple et avantageuse pour le monta- ge par le fait que, entre le cylindre et le cylindre d'amor- tissement est interposé un élément d'assemblage qui est centré sur la surface interne du corps et qui fait communi- quer la partie de la chambre de pression principale inté- rieure au cylindre avec la partie de la chambre de pression principale qui est limitée par le corps au moyen d'au moins une ouverture de passage. Selon une autre caractéristique, l'élément d'assem- blage est constitué par une bague munie d'une fente longi- tudinale, qui présente une collerette annulaire centrale adaptée au diamètre intérieur-du corps, tandis qu'un seg- ment cylindrique est prévu pour la fixation du cylindre et qu'un deuxième segment cylindrique est prévu pour la fixa- tion du cylindre d'amortissement. L'ouverture de passage entre la partie de la chambre de pression principale inté- rieure au cylindre et la partie de la chambre de pression principale limitée par le corps est simplement formée par la fente longitudinale. Pour obtenir des effets d'amortissement différents selon le sens du déplacement de la tige de piston, le pis- ton d'amortissement est muni d'un dispositif formant cla- pet qui libère des sections d'étranglement différentes com mandées en fonction du sens de déplacement de la tige de piston. Pour obtenir un amortissementhydrauliqueen posi- tion de fin de course, on prévoit une certaine quantité de liquide dans la chambre d'amortissement et il est avanta- geux de prévoir selon l'invention une cloison qui sépare la chambre à gaz sollicitée par la pression intérieure de la chambre de pression principale de la chambre d'amortis- sement, laquelle contient un remplissage de liquide ou un remplissage partiel de liquide. Selon l'invention, cette cloison peut être formée par un piston séparateur contenu dans le cylindre d'amortissement ou encore elle peut être formée par une pièce frittée microporeuse qui se comporte comme un arrêt d'huile. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tige de piston auxiliaire est reliée à la tige de piston solidairement dans la direction axiale, mais par une liaison articulée. Ceci permet de fabriquer les éléments avec des tolérances relativement larges, sans qu'il ne se pro- duise de frottement plus fort sous l'effet dun coincement entre le piston et le piston d'amortissement. La liaison articulée établie entre la tige de piston auxiliaire et la tige de piston principale permet en outre de fixer la ti- ge de piston auxiliaire à la tige de piston par un assem- blage par filetage. Selon une caractéristique de l'inven- tion, la tige de piston auxiliaire peut présenter un épau- lement qui donne appui au piston, ce piston étant fixé à la tige de piston principale au moment de l'assemblage de la tige de piston auxiliaire. Cette forme de réalisation permet de donner au piston une construction très simple et, selon l'invention, ce piston est composé de deux disques entre lesquels est interposée la garniture d'étanchéité du piston. Selon une caractéristique de l'invention, cette garniture d'étanchéité du piston peut être limitée dans la direction axiale de chaque côté par une bague de glissement logée dans un évidement du disque correspondant du piston. L'invention sera ci-après décrite de façon plus dé- taillée dans le cas de formes d'exécution indiquées à ti- tre d'exemples et en rérérence au dessin annexé dans le- quel: Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un ressort pneumatique à compensation de température muni d'un dispositif amortisseur; Figure 2 représente le ressort pneumatique à compen- sation de température de la figure 1, dans lequel une cloi- son est agencée dans le cylindre d'amortissement. Le ressort pneumatique à compensation de températu- re représenté sur la figure 1 comprend un récipient ou corps 1 dans lequel est disposé concentriquement un cylin- dre 2. A une extrémité du corps se trouvent un guide et une garniture d'étanchéité pour une tige de piston 3 qui est solidaire d'un piston 4, lequel est composé de deux disques qui encadrent une garniture d'étanchéité de piston 5. Les disques du piston 4 sont munis d'évidements dans lesquels sont disposés des bagues de glissement 6 appuyées axialement contre la garniture d'étanchéité du piston. Le cylindre 2 est centré dans le corps 1 par une bague de fi- xation 7 munie d'une collerette et par une autre bague de fixation 8, et il est monté à joint étanche dans ce corps au moyen d'une garniture d'étanchéité de cylindre 9. Cette unité de centrage, composée des bagues de fixation 7 et 8 et de la garniture d'étanchéité de cylindre 9 serrée entre ces bagues, est maintenue par des nervures 10 formée dans l'enveloppe 1. A l'autre extrémité du cylindre 2, se trouve un élément d'assemblage 11 qui est centré sur la surface interne du corps 1 par une collerette annulaire 12. Cet élément d'assemblage 11 présente une fente longitudinale 13 qui forme une ouverture de passage, tandis qu'un segment cylindrique 14 sert à la fixation du cylindre 2 et qu'un autre segment cylindrique 15 reçoit un cylindre d'amortis- sement 16. Un piston d'amortissement 17 solidaire d'une tige de piston auxiliaire 19 coulisse contre la surface interne du cylindre d'amortissement 16. Ce piston d'amor- tissement 17 constitue un piston à labyrinthe, ce labyrintheformantune section de passage ouverte en permanence tandis qu'un cla- pet d'amortissement 18 est formé par unie oague depiston mobile dans la direction axiale dans une gorge du piston, cette bague libérant une section additionnelle au cours du mouvement de contraction du piston d'amortissement 17, tandis que, dans le mouvement d'extension, cette section est fermée par la bague du piston. La chambre intérieure du cylindre d'amortissement 16 qui entoure la tige de pis- ton auxiliaire 19 est séparée à joint étanche de la partie de la chambre de pression intérieure 23 située à l'inté- rieur du cylindre par une garniture d'étanchéité de tige de piston 20. Pour assembler la tige de piston auxiliaire 19 à la tige de piston principale 3, il est prévu un assem- blage par filetage, un épaulement de la tige de piston auxiliaire 19 servant en même temps à la fixation du piston 4. Pour éviter les coincements qui pourraient éventuelle- ment résulter de défauts d'alignement entre le piston 4 et le piston d'amortissement 17, il est précu une articula- tion 21 qui permet un déplacement radial de la tige de piston auxiliaire 19 et, avec elle, du piston d'amortisse- ment 17. Une chambre de pression principale 22 est remplie de gaz sous pression et est composée d'une chambre annulai- re, formée entre le corps 1 et le groupe composé du cylin- dre 2 et du cylindre d'amortissement 16, ainsi qued'unepartie 23dechambrede pression principale située à l'intérieur du cylindre et que d'une chambre d'amortissement 25. La partie 23 de la chambre de pression principale située à l'intérieur du cylindre présente une ouverture de passage qui donne sur la chambre de pression principale 22 et qui est formée par la fente longitudinale 13 de l'élément d'assemblage 11, tandis que la chambre d'amortissement 25 est en communication avec la chambre de pression principale 22 par l'intermédiaire d'une ou de plusieurs ouvertures de passage 24. Une chambre de pression auxiliaire 26 est en communication avec une partie 27 de chambre de pression auxiliaire intérieure au cylindre par l'intermédiaire d'une section de passage annu- laire formée par la bague de fixation 7 et la tige de pis- ton 3; cette chambre de pression auxiliaire 26 est isolée de la chambre de pression principale 22 à joint étanche par la garniture d'étanchéité 9 de cylindre et par la garnitu- re d'étanchéité 5 du piston. Cette chambre de pression auxiliaire 26 est de préférence remplie d'un système à deux phases, c'est-à-dire d'un système liquide-gaz dans lequel la phase liquide et la phase vapeur sont en équilibre. La pression gazeuse régnant dans la chambre de pres- sion principale 22 et donc également dans la partie 23 de la chambre de pression principale intérieure au cylindre, ainsi que dans la chambre d'amortissement 25, exerce sur la tige de piston 3 une force qui correspond au produit de la pression par la surface du piston 4. La pression régnant dans la chambre de pression auxiliaire 26 et, donc dans la partie 27 de la chambre de pression auxiliaire intérieure au cylindre exerce une force antagoniste qui correspond à la surface du piston, moins la-surface de la section de la tige du piston, multipliée par la pression régnant dans la chambre de pression auxiliaire 26. Pour amortir le mouve- ment d'extension, il est prévu-un piston d'amortissement 17 muni du clapet-d'amortissement 18. Pour obtenir un amortis- sement-hydraulique-en position de fin de course, on peut sans difficulté prévoir dans la partie de chambre qui en- toure la tige de piston auxiliaire 19 une certaine quanti- té de liquide qui, dans une position de montage appropriée du ressort pneumatique à compensation de température, dé- termine un amortissement par liquide lorsque la tige de piston 3 est en extension presque complète. La forme de réalisation de la figure 2 se distingue essentiellement de celle de la figure 1 par le fait qu'elle comprend une cloison 28 à l'intérieur du cylindre d'amortis- sement 16. Cette cloison peut être formée par exemple par un piston séparateur mobile dans la direction axiale à l'intérieur du cylindre d'amortissement 16, ou encore par une cloison fixe constituée par une pièce frittée micro- poreuse qui se comporte comme arrêt d'huile, mais-laisse passer le gaz pratiquement librement. De cette façon, la quantité de liquide contenue dans la chambre d'amortisse- ment peut être retenue indépendamment de la position de mon- tage du ressort pneumatique à compensation de température, sans que le liquide ne risque de s'écouler dans la chambre de pression principale 22 en passant par l'ouverture de passage 24. Pour pouvoirobtenir une force d'extension constante ou presque constante sur la tige de piston dans un intervalle de température d'environ -30 C à +80 C dans les ressorts pneumatiques à compensation de température de ce genre, on doit calculer en conséquence le remplissage en gaz comprimé contenu dans la chambre de pression principale 22 et la pression gazeuse régnant dans la chambre de pression auxi- liaire 26. Le dimensionnement des surfaces sollicitées par les pressions gazeuses intervient également dans le résul- tat. Un milieu de remplissage approprié pour la chambre de pression principale 22 est l'azote gazeux, tandis que la chambre de pression auxiliaire 26 peut être remplie, par exemple de Fréon-12 qui constitue un système à deux phases. REVENDICATIONS 1- Ressort à compensation de la température compo- sé d'un corps renfermant un cylindre qui y est disposé con- centriquement et dans lequel un piston solidaire d'une ti- ge de piston est monté mobile dans la direction axiale et sépare une chambre de pression principale d'une chambre de pression auxiliaire à joint étanche, la chambre de pression principale étant composée d'une chambre partielle formée à l'intérieur du cylindre et d'une chambre partielle formée entre le cylindre et le corps, et contenant un remplissa- ge de gaz sous pression qui exerce sur la tige de piston une force supérieure à la pression gazeuse régnant dans la chambre de pression auxiliaire, cette dernière pression ga- zeuse étant de préférence développée par un système à deux phases dans lequel la phase liquide et la phase vapeur sont en équilibre, les variations de pression qui se manisfestent dans la chambre de pression principale et dans la chambre de pression auxiliaire sous l'effet des variations de la température étant calculées l'une en fonction de l'autre de telle manière qu'il ne se produise pas de variation de la force résultante exercée sur la tige de piston ou, du moins, pas de variation notable de cette force résultante, carac- térisé en ce qu'il comprend une chambre d'amortissement (25) dans laquelle coulisse un piston d'amortissement (17) muni de clapets d'amortissement (18), le piston d'amortissement (17) étant monté sur une tige de piston auxiliaire (19) qui est reliée solidairement à la tige de piston (3) dans la direction axiale. 2- Ressort pneumatique à compensation de température selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre d'amortissement (25) est formée par un cylindre d'amortis- sement (16) qui est sollicité par la pression de la chambre principale (22) et qui est isolé à joint étanche de la par- tie (23) de la chambre de pression principale, qui lui est adjacente et est contenue à l'intérieur du cylindre. 3- Ressort pneumatique à compensation de températu- re selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la garniture d'étanchéité interposée entre la chambre d'amor- tissement (25) et la partie (23) de la chambre de pression principale contenue dans le cylindre est constituée par une garniture d'étanchéité de tige de piston (20) prévue pour la tige de piston auxiliaire (19). 4- Ressort pneumatique à compensation de températu- re selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'entre le cylindre (2) et le cylindre d'amortissement (16) est interposé un élément d'assemblage (11) qui est centré sur la surface interne du corps (1) et qui fait com- muniquer la partie (23) de la chambre de pression principa- le intérieure au cylindre avec la partie (22) de la chambre de pression principale qui est limitée par le corps (1), au moyen d'une ouverture de passage. 5- Ressort pneumatique à compensation de tempéra- ture selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ca- ractérisé en ce que l'élément d'assemblage (11) est cons- titué par une bague munie d'une fente longitudinale (13), qui présente une collerette annulaire centrale (12) adap- tée au diamètre intérieur du corps (1), tandis qu'un seg- ment cylindrique (14) est prévu pour la fixation du cylin- dre (2) et qu'un deuxième segment cylindrique (15) est prévu pour la fixation du cylindre d'amortissement (16). 6- Ressort pneumatique à compensation de températu- re selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, carac- térisé en ce que l'ouverture de passage entre la partie de la chambre de pression principale (23) située à l'intérieur du cylindre et la chambre de pression principale (22) est formée par la fente longitudinale (13) précitée. 7- Ressort pneumatique à compensation de températu- re selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, carac- térisé en ce que le piston d'amortissement (17) porte un dispositif formant clapet (18) qui produit des effets d' amortissement différents selon le sens du déplacement de la tige de piston (3). 8- Ressort pneumatique à compensation de températu- re selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, carac- i fl térisé en ce que dans le cylindre d'amortissement (16) est agencée une cloison C28) qui isole la chambre à gaz sollici- tée:par-la pression intérieure de la chambre de pression principale (22) dce lachambre d'amortissement (25), laquelle contient un remplissage:de liquide ou un remplissage par- tiel de liquide. 9- Ressort pneumatique à compensation de tempéra- ture selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, carac- térisé en ce que la cloison (28) agencée dans le cylindre d'amortissement (16) est constituée par un piston sépara- teur. - Ressort pneumatique à compensation de tempéra- ture selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, carac- tériséen ce que la cloison (28) agencée dans le cylindre d'amortissement (16) est constituée par un pièce frittée microporeuse qui se comporte comme un arrêt d'huile. 11- Ressort pneumatique à compensation de températu- re selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, carac- térisé en ce que la tige de piston auxiliaire (19) est reliée à 2-a tige de!piston (3) solidairement-dans la direc- tion axiale, mais de faGon articulée. 12- Ressort pneumatique à compensation de tempéra- ture selon l'une quelconque des revendications i à 11, caractérisé en ce-que la tige de piston auxiliaire (19) est fixé à la tige ide piston (3) par un assemblage par filetage. :- 13-:Ressort pneumatique à compensation de tempéra- ture selon-l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé-en ce que la tige de piston auxiliaire (19) présente *un épaulement qui sert d'appui au piston (4) le piston étant solidarisé de la tige de piston (3) par 1' assemblage de la tige de piston auxiliaire (19). 14- Ressort pneumatique à compensation de tempéra- ture selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le piston (4) est composé de deux disques de piston entre-lesquels est interposée la garni- ture d'étanchéité de piston (5). - 15- Ressort pheumatique à compensation de tempéra- ture selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractériséence que la garniture d'étanchéité (5) du piston est limitée dans la direction axiale, de chaque côté, par une bague de glissement (6) logée dans un évidement du disque correspondant du piston.