Brevet FR2569801A1 — publié le 19860307

"RESSORT A GAZ A COMPENSATION DE TEMPERATURE" L'invention concerne un ressort à gaz à compensation de température, comportant une chambre principale sous pression et une chambre auxiliaire, qui sont séparées l'une de l'autre de façon étanche, et un piston monté coulissant dans un cylindre et lié à une tige de piston, la chambre principale étant remplie d'un gaz sous pression qui exerce sur la tige de piston une force supérieure à celle exercée par la pression gazeuse dans la chambre auxiliaire, laquelle est de préférence remplie par un système à deux phases, dont la phase liquide et la phase gazeuse sont en équilibre, les variations de pression dans la chambre principale et dans la chambre auxiliaire, par suite des changements de température, étant déterminées, les unes par rapport aux autres, de telle sorte qu'il ne se produit aucune modification, ou du moins une modification négligea- ble, de l'effort exercé sur la tige de piston. Un ressort à gaz de ce genre, à compensation de tem- pérature, est connu par la demande de brevet français publiée 8313937/2 532 386. Dans la réalisation selon ce document, la chambre principale est séparée de la chambre auxiliaire par le piston monté coulissant avec étanchéité dans le cylindre, ce qui rend nécessaire la présence d'un réservoir complétant le cylindre et entourant ce dernier. Il n'est prévu aucun amortissement des mouvements de ren- trée et de sortie de la tige de piston, et un tel amortis- sement ne peut être obtenu par des moyens simples dans le cas de cette réalisation. En outre, l'étanchéité dynamique entre les deux chambres remplies de gaz ne peut être maî- trisée que par la mise en oeuvre d'un organe d'étanchéité de conception très coûteuse, faute de quoi les frottements entre l'organe d'étanchéité du piston et le cylindre ne peuvent être maintenus facilement à l'intérieur de certaines limites. 1e but de la présente invention est de fournir une réalisation de ressort à gaz à compensation de température qui-évite les inconvénients des réalisations actuelles, qui soit d'une structure simple et d'une fabrication éco- nomique, tout en possédant une fiabilité élevée, et qui permette en outre par des moyens simples un amortissement des mouvements de la tige de piston. A cet effet, dans le ressort à gaz selon l'invention, sont prévues à l'intérieur du cylindre, entre la chambre principale et la chambre auxiliaire, une paroi séparatrice et une garniture d'étanchéité immobilisées axialement et traversées par la tige de piston, et cette tige de piston est composée de deux tronçons cylindriques, dont celui situé du côté de la chambre principale possède une section supérieure à celle du tronçon cylindrique situé du côté de la chambre auxiliaire, tandis que le piston lié à la tige de piston est conformé en piston amortisseur. Il devient ainsi possible de réaliser sans difficulté le ressort à gaz sous la forme d'une simple structure tubulaire, en prévoyant seulement un organe d'étanchéité qui d'une part assure l'étanchéité dynamique vis-àvis de la tige de piston, et qui d'autre part coopère, comme élément d'étanchéité statique, avec la paroi interne du cylindre. La pression régnant dans la chambre principale, multipliée par l'aire de la section de la tige de piston, représente ici la force de poussée s'exerçant sur la tige, tandis que la pression gazeuse régnant dans la chambre auxiliaire, s'exerçant sur une surface égale à la diffé- rence entre les sections des deux tronçons cylindriques de la tige, agit à l'encontre de la force produite à par- tir de la chambre principale. Les forces qui s'exercent ainsi en sens opposés sur la tige de piston sont détermi- nées l'une par rapport à l'autre de telle sorte qu'à l'intérieur d'un domaine de températures relativement éten- du, il ne se produise aucune variation notable de la force résultante agissant sur la tige. De plus, cette structure autorise de façon simple l'aménagement d'un dispositif d'amortissement, formé par le piston luimême, et agissant notamment lors du mouvement de sortie de la tige de pis- ton. Une réalisation particulièrement simple et sûre de ce ressort à gaz à compensation de température est obtenue, selon une caractéristique de l'invention, en conformant la paroi séparatrice, disposée entre la chambre principale et la chambre auxiliaire, en guide pour la tige de piston. On obtient ainsi un bon centrage de l'un des tronçons de la tige de piston et, en conséquence, une réduction des sollicitations auxquelles est soumise la garniture d'étan- chéité à effet dynamique sur la tige. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étanchéité entre la cham- bre principale et la chambre auxiliaire est assurée par une garniture conformée en joint d'étanchéité annulaire, dont le bord circulaire intérieur réalise l'étanchéité au- tour de la tige de piston, tandis que son bord circulaire extérieur est appliqué de façon étanche contre la paroi interne du cylindre. Selon un mode de réalisation de l'invention, la tige de piston, formée de deux tronçons cylindriques, est compo- sée de deux pièces distinctes, qui sont réunies l'une à l'autre par une liaison rigide dans la direction axiale du ressort à gaz. Pour obtenir un fonctionnement sûr de ce ressort à gaz, avec des frottements réduits autant que pos- sible, la liaison rigide entre les pièces constitutives de la tige de piston est réalisée de préférence à la maniè- re d'une articulation, la pièce constitutive de la tige de piston qui possède la plus grande section comportant un embout de forme tubulaire dans lequel est engagée une tête de liaison appartenant à l'autre pièce constitutive. On évite ainsi, de manière, simple, toute déformation et toute augmentation des frottements entre les pièces du ressort à gaz mobiles les unes par rapport aux autres. Une très bonne étanchéité est obtenue, selon une autre caractéristique de l'invention, entre la chambre principa- le et la chambre auxiliaire, en prévoyant une réserve d'huile du côté de la chambre principale, au voisinage de la garniture d'étanchéité, la réserve d'huile étant avantageusement séparée de façon étanche vis-à-vis de la chambre principale au moyen d'un piston de séparation. La garniture d'étanchéité peut alors être réalisée de manière très simple, tout en assurant sur la tige de piston une étanchéité dynamique à faible frottement et résistant à l'usure. Pour faciliter l'introduction de l'huile dans la réserve, au moment du montage, une bague-entretoise peut être prévue entre le piston de séparation et la garniture d'étanchéité. Le guidage de la tige de piston peut être encore amé- lioré, selon une caractéristique supplémentaire de l'inven- tion, en pourvoyant la pièce constitutive de la tige de piston qui possède le plus petit diamètre d'une bague de guidage dans la région de sa liaison avec l'autre pièce constitutive. Cette bague de guidage peut être conformée en piston amortisseur. Par ailleurs, dans le cas d'un ressort à gaz devant aussi servir d'élément conducteur électrique, il est envisageable que la bague de guidage soit pourvue d'un contact électrique à frottement, glis- sant contre la paroi interne du cylindre. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de ce ressort à gaz: Figure 1 est une vue en coupe longitudinale montrant une forme de réalisation d'un ressort à gaz à compensation de température, conforme à la présente invention; Figure 2 est une vue partielle en coupe, dans la région de la paroi de séparation entre la chambre princi- pale et la chambre auxiliaire, illustrant une variante de ce ressort à gaz. Le ressort à gaz à compensation de température repré- senté sur la figure 1 comporte un cylindre 1, dans lequel est monté coulissant un piston 2 lié à une tige de piston 3. La tige de piston 3 possède un tronçon cylindrique 4 de plus grand diamètre, et un autre tronçon cylindrique 5 de plus petit diamètre. Entre une chambre principale sous pression 6, qui comporte de préférence un remplissage d'azote sous pression, et une chambre auxiliaire sous pression 7, sont prévues une paroi séparatrice 8 et une garniture d'étanchéité 9, traversées toutes deux par la tige de piston 3. A l'extrémité du cylindre 1 située du côté de la sortie de la tige de piston 3 est prévu un guide de tige, ainsi qu'une garniture d'étanchéité entou- rant le tronçon cylindrique 5 de la tige. La chambre auxi- liaire 7 est remplie par un système à deux phases, qui est de préférence constitué par un gaz liquéfiable, avec une phase "liquide" et une phase "vapeur" en équilibre. Depuis la chambre principale 6 il s'exerce, sur la tige de piston 3, un effort de poussée qui correspond au pro- duit de la pression et de la section du tronçon cylindri- que 4 de la tige de piston. A cet effort de poussée s'op- pose une force qui provient de la chambre auxiliaire 7 et qui correspond au produit de la pression régnant dans la chambre 7 et de la section différentielle des deux tronçons de tige cylindriques 4 et 5. Les dimensions sont déterminées, les unes par rapport aux autres, de telle sorte que les variations de pression dans la chambre prin- cipale 6 et dans la chambre auxiliaire 7, par suite des changements de température à l'intérieur d'une plage allant de -30 C à +80 C, ne provoquent aucune modification de l'effort de poussée exercé sur la tige de piston 3, ou du moins ne provoquent qu'une modification négligeable. La tige de piston 3 se compose, de préférence, de deux pièces distinctes, dont la première forme le tronçon cylindrique 4 de plus grand diamètre et présente un embout de-forme tubulaire 12, dans lequel est introduite une tête de liaison 13 de la seconde pièce, qui forme le tronçon cylindrique 5 de plus petit diamètre; les deux pièces sont réunies, à cet endroit, par une liaison 11 rigide dans la direction axiale, réalisée par exemple par un sertissage de l'embout 12 derrière la tête 13. Cette liaison entre l'embout 12 et la tête 13 peut être réalisée comme une liaison articulée, dans certaines limites, de manière à pouvoir compenser de légers écarts d'alignement entre le tronçon cylindrique 4 et l'autre tronçon cylindrique 5. Etant donné que la paroi séparatrice 8 est pourvue d'un alésage de guidage 10 adapté au diamètre du tronçon cylindrique 4, la garniture d'étanchéité 9, en forme de joint annulaire, ne doit provoquer aucun déplacement nota- ble du tronçon cylindrique 4 dans une direction radiale. Pour séparer de façon totalement étanche la chambre princi- pale 6 de la chambre auxiliaire 7, sans que la réalisation de la garniture 9 soit soumise à des exigences trop fortes, il est prévu une réserve d'huile 14 qui est isolée de la chambre principale 6 au moyen d'un piston de séparation 15. Pour faciliter l'introduction de l'huile dans la réserve 14 lors du montage, une bague entretoise 16 est prévue entre la garniture d'étanchéité 9 et le piston de séparation 15. En outre, en vue de réaliser un guidage précis du tronçon cylindrique 5 de la tige de piston 3 dans le cylindre 1, il est prévu une bague de guidage 17 qui est solidarisée avec le tronçon de tige 5 dans la région de sa liaison 11 avec l'autre tronçon 4. Le piston 2 fixé à l'extrémité du tronçon cylindrique 4 de la tige 3 est plus particulièrement conçu de manière à amortir le mouvement de sortie de la tige de piston 3 hors du cylindre 1. Ce piston 2 présente un passage du genre "labyrinthe" réalisant une communication permanente, tandis qu'un joint annulaire monté mobile axialement dans une gorge annulaire du piston libère une section de passage plus grande seulement lors de la rentrée de la tige de pis- ton 3 dans le cylindre 1. Lors de la sortie de la tige, le joint annulaire obture la section de passage supplémentaire, de sorte que seule intervient alors la communication perma- nente par le passage du genre "labyrinthe", entre la partie de la chambre principale 6 située du côté de la tige de piston 3 et la partie de cette chambre 6 située du côté du fond du cylindre 1; ce passage limité provoque l'effet d'amortissement du mouvement de sortie de la tige de piston. Un tel piston avec passage du genre "labyrinthe" et clapet, dont le fonctionnement dépend du sens du déplacement axial, se trouve déjà décrit par exemple dans le brevet US 4 466 514. Ce ressort à gaz à compensation de température peut aussi être utilisé comme conducteur constituant un élément d'un circuit électrique, ceci au moyen d'un contact élec- trique à frottement 18 prévu sur le piston 2. Cette fonction supplémentaire du ressort à gaz, à savoir la conduction électrique, qui est connue pour les ressorts à gaz habituels, est réalisable ainsi sans difficulté parti- culière dans le cas du ressort à compensation de tempéra- ture selon l'invention. Un autre mode de réalisation du contact électrique à frottement est montré à la figure 2. Le contact électrique à frottement 19 est ici lié à la bague de guidage 17 au moyen d'une bague de fixation 20. Une telle réalisation est particulièrement avantageuse, du fait qu'aucune pièce à fonction d'étanchéité ne glisse contre la paroi interne du cylindre 1 dans la région o coulissent la bague de gui- dage 17 et, avec celle-ci, le contact à frottement 19. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce ressort à gaz qui ont été décri- tes ci-dessus, à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation respectant les mêmes principes. REVENDICATIONS 1. Ressort à gaz à compensation de température, comportant une chambre principale sous pression (6) et une chambre auxiliaire (7), qui sont séparées l'une de l'autre de façon étanche, et un piston (2) monté coulissant dans un cylindre (1) et lié à une tige de piston (3), la chambre principale (6) étant remplie d'un gaz sous pression qui exerce sur la tige de piston (3) une force supérieure à celle exercée par la pression gazeuse dans la chambre auxiliaire (7), laquelle est de préférence remplie par un système à deux phases, dont la phase liqui- de et la phase gazeuse sont en équilibre, les variations de pression dans la chambre principale (6) et dans la chambre auxiliaire (7),par suite des changements de tempé- rature, étant déterminées, les unes par rapport aux autres, de telle sorte qu'il ne se produit aucune modification, ou du moins une modification négligeable, de l'effort exer- cé sur la tige de piston (3), caractérisé en ce que sont prévues à l'intérieur du cylindre (1), entre la chambre principale (6) et la chambre auxiliaire (7), une paroi séparatrice (8) et une garniture d'étanchéité (9) immobi- lisées axialement et traversées par la tige de piston (3), et en ce que cette tige de piston (3) est composée de deux tronçons cylindriques (4,5), dont celui (4) situé du côté de la chambre principale (6) possède une section supérieu- re à celle du tronçon cylindrique (5) situé du côté de la chambreauxiliaire (7), tandis que le piston (2) lié à la tige de piston (3) est conformé en piston amortisseur. 2. Ressort à gaz à compensation de température selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi sépara- trice (8) disposée entre la chambre principale (6) et la chambre auxiliaire (7) est conformée en guide pour tige de piston (alésage de guidage 10). 3. Ressort à gaz à compensation de température selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la garniture d'étanchéité (9) disposée entre la chambre principale (6) et la chambre auxiliaire (7) est constituée par un joint d'étanchéité annulaire, dont le bord circulaire intérieur réalise une étanchéité autour de la tige de piston (3), tandis que son bord circulaire extérieur est appliqué de façon étanche contre la paroi interne du cylindre (1). 4. Ressort à gaz à compensation de température selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tige de piston (3), formée de deux tronçons cylindriques (4,5), est composée de deux pièces distinctes qui sont réunies l'une à l'autre par une liaison (11) rigi- de dans la direction axiale. 5. Ressort à gaz à compensation de température selon la revendication 4, caractérisé en ce que la liaison (11) rigide dans la direction axiale est réalisée à la manière d'une articulation, la pièce constitutive de la tige de piston (3) qui possède la plus grande section (tronçon cylindrique 4) comportant un embout de forme tubulaire (12) dans lequel est engagée une tête-de liaison (13) apparte- nant à l'autre pièce constitutive (tronçon cylindrique 5) de la tige de piston (3). 6. Ressort à gaz à compensation de température selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une réserve d'huile (14) est prévue du côté de la chambre principale (6), au voisinage de la garniture d'étanchéité (9). 7. Ressort à gaz à compensation de température selon la revendication 6, caractérisé en ce que la réserve d'huile (14) est séparée de façon étanche vis-à-vis de la chambre principale (6) au moyen d'un piston de séparation (15). 8. Ressort à gaz à compensation de température selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une bague-entre- toise (16) est prévue entre le piston de séparation (15) et la garniture d'étanchéité (9). 9. Ressort à gaz à compensation de température selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la pièce constitutive de la tige de piston (3) qui possède le plus petit diamètre (tronçon cylindrique 5) est pourvue d'une bague de guidage (17), dans la région de sa liaison (11) avec l'autre pièce constitutive (tronçon cylindrique (4) de la tige. 10. Ressort à gaz à compensation de température selon la revendication 9, caractérisé en ce que la bague de gui- dage (7) est pourvue d'un contact électrique à frottement (19), glissant contre la paroi interne du cylindre {1).