Brevet FR2578017A1 — publié le 19860829

-- 1 -- Système d'équilibrage à ressort à gaz L'invention concerne d'une manière générale des systèmes d'équili- brage assistés par ressorts à gaz, et plus particulièrement un système d'équilibrage dans lequel un ressort mécanique supplémentaire est monté en série avec le ressort à gaz afin d'isoler ce dernier des cy- cles de fonctionnement à course courte dûs aux vibrations du système ou autres phénomènes similaires. Les ressorts à gaz du type divulgué dans le brevet U.S. N 3 207 498 ont reçu un accueil largement favorable dans de nombreuses indus- tries, et sont considérés comme des dispositifs adéquats et efficaces pour l'équilibrage pneumatique de charges telles que le poids de por- tes, de fenêtres ou autres éléments de fermeture au cours des mouve- ments d'ouverture et/ou de fermeture. Ceci est particulièrement vrai dans l'industrie automobile, o l'on a largement fait appel aux res- sort à gaz comme dispositifs d'équilibrage pour des capots de coffre à bagages, des portes de hayon arrière, des fenêtres, des couvercles de compartiment-moteur, etc. Bien que les ressorts à gaz remplissent correctement leur fonction dans de telles applications, ils ne restent en état de fonctionnement qu'aussi longtemps que l'intégrité de l'ensemble de palier et d'étanchéité du ressort à gaz, soumis à une haute pression, est main- tenue. Mais de tels ensembles de palier et d'étanchéité ont une durée de vie limitée, et ils peuvent faire prématurément défaut si le res- sort à gaz est soumis à des cycles de fonctionnement excessifs (dépla- cement longitudinal de la tige de piston par rapport à l'ensemble de palier et d'étanchéité). Cette situation a été constatée dans certai- nes applications automobiles, ainsi lorsque des vibrations dues à la chaussée engendrent des cycles de fonctionnement à course courte nom- breux et indésirables du ressort à gaz. Selon un autre exemple, les constructeurs de modèles à hayon arrière prévoient parfois, afin de diminuer la pression d'air à l'intérieur du véhicule, que le hayon s'ouvre légèrement lorsqu'une porte de l'habitacle est fermée, permet- tant ainsi la fermeture aisée de cette porte. En conséquence, le ou les ressorts à gaz montés sur le hayon doivent fonctionner à chaque utilisation d'une porte de l'habitacle, de sorte que les ressorts à 25780 17 -2- gaz atteignent prématurément la limite de leur durée de vie. Bien que l'on sache que l'on peut isoler des amortisseurs pnrieuma- tiques ou hydrauliques et des ressorts à gaz à l'aide de coussinets élastomères prévus aux points de fixation, cette technique ne s'avère pas satisfaisante pour les applications précitées. De tels coussinets montés en série avec le ressort à gaz ajoutent un effet de ressort supplémentaire qui est constamment présent et qui peut engendrer des secousses indésirables de l'ensemble du système de ressort en position déployée. De plus, le déplacement des coussinets élastiques est trop faible pour compenser d'autres variables du système telles que des tolérances de fabrication et de montage, la course morte requise, etc., variables qui influent sur la distance entre les points de fixa- tion du ressort à gaz en position rentrée. I1 apparait donc clairement que l'état de la technique ne répond pas au besoin de disposer d'un système d'équilibrage assisté par res- sort à gaz qui isole le ressort à gaz des cycles périodiques indésira- bles de fonctionnement à course courte qui réduisent la longévité de ce dernier. La présente invention répond à ce besoin, et à d'autres. Selon l'invention, un système d'équilibrage à ressort à gaz com- prend un cadre de support, un élément de fermeture articulé par char- nière au cadre afin de se déplacer entre une position ouverte et une position fermée, un ressort à gaz monté entre l'élément de fermeture et le cadre afin d'assister le mouvement de l'élément de fermeture à et/ou de la position ouverte, et un ressort supplémentaire intercalé entre au moins une extrémité du ressort à gaz et l'élément de ferme- ture ou le cadre. Par rapport à la-distance entre les points de fixa- tion du ressort à gaz à l'élément de fermeture et au cadre, le ressort à gaz est dimensionné et disposé de façon que sa course de travail soit épuisée, c'est-à-dire que le ressort soit entièrement rentré, avant que l'élément de fermeture n'atteigne la position fermée. L'élément de fermeture est ensuite déplacé à la position fermée à l'encontre de la force élastique du ressort supplémentaire. Ainsi, tous cycles courts ou vibrations apparaissant dans l'ensemble du sys- tème de ressort seront absorbés par le ressort supplémentaire, et ne seront pas transmis à la tige de piston et à l'ensemble de palier et 2578 0 1 7 - 3 - d'étanchéité du ressort à gaz, sous haute pression, qui entoure cette dernière. Selon une caractéristique de l'invention, il est prévu de définir la position au moyen par exemple d'un élément de butée porté par la tige de piston et s'appuyant contre l'extrémité du cylindre, et de permettre ainsi la transmission directe de charges par l'intermédiaire des éléments de ressort mécaniques, indépendamment du fluide pneu- matique. Si on le souhaite, l'élément de butée pourra être réglable. Le ressort supplémentaire est de préférence un ressort de compres- sion mécanique, mais il peut prendre toutes autres formes adéquates, élément élastomère ou coussin d'air par exemple. Le ressort supplémen- taire est de préférence précontraint à une force égale ou légèrement supérieure à la force de poussée exercée sur la tige de piston juste avant-.que le ressort à gaz n'atteigne la position entièrement rentrée. Ceci garantira que le ressort supplémentaire puisse être comprimé à une valeur supérieure avant que l'élément de fermeture ne soit entièrement fermé, libérant ainsi la tige de piston des vibrations et autres forces auxquelles elle est soumise lorsque le ressort à gaz est en position rentrée. La précontrainte fournira également un support solide à l'élément de fermeture lorsque le ressort à gaz est à la position déployée. En outre, la course du ressort supplémentaire est de préférence, même lorsque le ressort est comprimé à la valeur supérieure précitée, suffisante pour absorber des courses courtes-du système d'équilibrage, tels que celles qui peuvent résulter des exi- gences de course morte concernant l'ensemble du système, à quoi s'ad- joint toutes vibrations longitudinales imprimées au ressort à gaz en position rentrée. Selon un mode de réalisation préférentiel, le système d'équili- brage à ressort à gaz selon l'invention est employé conjointement avec la porte arrière d'une automobile, modèle à hayon arrière par exemple, o la porte arrière est ouverte légèrement afin de diminuer la pression d'air intérieure lorsqu'une porte de l'habitacle est fermée. Les courses respectives du ressort à gaz et du ressort supplémentaire sont choisies de façon que le ressort à gaz soit entièrement rentré contre un élément de butée et que le ressort supplémentaire soit à une -4- position de compression supérieure avant que].e hayon n'atteigne l.a - position fermée. Avec cet agencement, la lègère ouverture du hayon qui se produit lors de l'utilisation d'une porte de l'habitacle sera prise en charge par le ressort supplémentaire et n'engendrera pas le - fonctionnement du ressort à gaz, améliorant donc sa longévité. D'autres caractéristiques et avantages de l].'invention ressortiront de l'exposé qui suit, qui en présente -un exemple de réalisation représenté sur le dessin annexé, dans lequel: Figure 1 est une vue schématique d'un ressort à gaz installé con- formément à l'invention dans un système d'équilibrage destiné au hayon arrière d'une automobile de façon que le ressort à gaz soit isolé des cycles courts indésirables, et Figure 2 est une vue détaillée agrandie du ressort supplémentaire monté en série avec le ressort à gaz de la figure 1. L'exposé suivant décrit l'invention sur un exemple de réalisation de cette dernière dans une automobile à hayon arrière, étant entendu que cet exemple n'est nullement limitatif: au contraire, l'invention peut être appliquée d'une manière générale à des systèmes d'équili- brage dans lesquels il est souhaitable d'isoler un ressort à gaz de conditions génératrices de cycles de fonctionnement courts qui rédui- raient la longévité du ressort. Comme le montre la figure 1, une automobile 10 du type à hayon ar- rière comprend une porte 12 de hayon arrière articulée par charnière en haut de]a carrosserie du véhicule afin de se déplacer par rapport au cadre de porte 14 entre une position fermée inférieure et une posi- tion ouverte supérieure représentée en pointillés. La carrosserie du véhicule est représentée en partie écorchée afin de figurer le mode de montage d'un ressort à gaz 16 entre des points de pivotement 18 et 20 prévus respectivement sur la porte 12 et sur la carrosserie 10. Comme il est habituel dans de telles installations, le ressort à gaz 16 est en position rentrée -c'est-à-dire que la tige de piston 22 est rentrée dans] le cylindre 24- lorsque la porte 12 est fermée et, comme représenté en pointillés, il est déployé lorsque la porte 12 est ouverte. La position en traits pleins de la porte 12 représentée à la figu- 2578 0 1 7 -5- re 1 est une position partiellement fermée, o la porte est légèrement entrebâillée. Ceci correspond par exemple à la position que prendrait la porte si elle était légèrement ouverte afin de diminuer la pression d'air lors de la fermeture d'une porte de l'habitacle. Ou encore, la porte 12 peut avoir été déplacée manuellement de la position supérieure en pointillés à la position en traits pleins, préalablement à la fermeture complète de la porte. La figure 1 représente également un mécanisme de verrouillage motorisé conventionnel 26 qui sert à engager un cliquet sur la porte lorsque cette dernière est en position partiellement fermée, puis de déplacer automatiquement la porte à la position entièrement fermée, sans autre intervention de l'opérateur. Un tel mécanisme de verrouillage automatique motorisé est particulièrement utile et adéquat lorsque la porte 12 est entrouverte à chaque fois qu'une porte de l'habitacle est fermée, et la présente invention est particulièrement avantageuse pour des systèmes munis d'un tel dispositif, attendu qu'elle élimine les cycles courts qui seraient autrement imposés au ressort à gaz 16 pour le fonctionnement d'un tel dispositif. Conformément à l'invention, le ressort à gaz 16 représenté est mu- ni d'un ressort supplémentaire 28 monté à l'extrémité côté tige de piston du ressort 16, et intercalé entre cette extrémité et le point de pivotement 20 sur la carrosserie du véhicule. Le ressort 28 repré- senté est un ressort de compression mécanique, étant toutefois entendu que d'autres types de ressorts, élément élastomère. ou coussin d'air par exemple, peuvent être employés, dans la mesure o l'on disposera des caractéristiques de ressort souhaitées, telles que décrites ci-après. Selon d'autres configurations possibles, le ressort 28 peut être prévu à l'extrémité côté cylindre du ressort à gaz 16, ou encore on peut prévoir des ressorts supplémentaires aux deux extrémi- tés. Comme le montre plus en détail la figure 2, le ressort mécanique 28 est entouré d'un manchon protecteur contre].es saletés, monté cou- lissant sur l'extérieur du cylindre 24. Le ressort 28 est de préfé- rence précontraint à une force au moins égale, et opportunément légè- rement supérieure, à Jla force de poussée exercée sur la tige de piston 6- 22 par Je ressort à gaz lorsque ce dernier est rentré à une position immédiatement antérieure à la position entièrement rentrée. Afin de maintenir la précontrainte souhaitée du ressort 28, ce dernier est maintenu captif entre une butée mécanique 32 prévue sur la tige de piston 22 et l'extrémité 34 du manchon 30. La butée 32 sert donc à limiter la course de la tige de piston 22 dans le cylindre 24, en ve- nant s'appuyer contre l'extrémité du cy].indre. Ceci définit la posi- tion entièrement rentrée du ressort à gaz, qui est la position repré- sentée en traits pleins aux figures 1 et 2. La butée 32 peut être rendue réglable le long de la tige 22, au moyen par exemple d'un filetage: ceci permettra d'optimiser les per- formances de l'ensemble du système, soit en réglant le montant de pré- contrainte du ressort supplémentaire 28, soit en réglant la longueur de la course de la tige de piston 22 dans le cylindre 24, ou encore en combinant ces deux réglages. A cet effet, on peut également insérer des cales d'épaisseur (non représentées) d'un ou des deux côtés de la butée 32. Etant précontraint comme décrit ci-dessus (soit donc de manière à exercer une force élastique égale ou légèrement supérieure à la force de poussée du ressort à gaz 16 lorsque ce dernier est presque entière- ment rentré), le ressort 28 sera comprimé à une valeur encore supé- rieure lorsque le ressort à gaz atteindra la position entièrement com- primée représentée sur le dessin. Attendu que la butée mécanique 32 sera alors en contact avec le cylindre 24, la tige de piston et le fluide pneumatique seront déchargées de toutes vibrations ldngitudi- nales ou autres forces exercées sur le système de ressort, qui seront alors absorbées par le ressort mécanique 28. Comme on le comprendra aisément, le ressort 28 présente une course de travail suffisante, même lorsqu'il est comprimé à la valeur intermédiaire, pour absorber les vibrations longitudinales ou autres forces, ainsi que la course morte requise pour le système de ressort, qui apparaissent lorsque la porte 12 est déplacée à la position fermée. La précontrainte préféren- tielle du ressort 28 garantit également que le ressort mécanique n'est pas comprimé tant que le ressort à gaz n'est pas presque entièrement rentré, fournissant ainsi un support solide à la porte 12 en position -7- déployée du ressort à gaz 16. Avec cette disposition en série du ressort à gaz 16 et du ressort mécanique 28, ce dernier, non content d'absorber les vibrations longi- tudinales qui auraient sinon pu nécessiter un trop grand nombre de cy- cles courts de fonctionnement du ressort à gaz, se chargera également d'autres courses courtes du système d'équilibrage, telles que celles résultant de l'ouverture légère de la porte arrière 12 en vue de dimi- nuer la pression d'air intérieure. On évite ainsi l'usure excessive de l'ensemble de palier et d'étanchéité à haute pression. - 8 - REVENDICATIONS 1. Système d'équilibrage à ressort à gaz, destiné à un élément de fermeture (12) articulé par charnière à un cadre de support (14) afin de se déplacer entre une position ouverte et une position fermée par ' rapport à une ouverture pratiquée dans le cadre de support (14), et comprenant un ressort à gaz (16) fixé à une extrémité de l'él].ément de fermeture (12) et à l'autre extrémité au cadre de support (14) afin d'assister le déplacement de].'élément de fermeture (12) autour de la charnière, caractérisé par le fait que: - la course du ressort à gaz (16) 'est, par rapport à la distance entre les points de fixation (18, 20) du ressort à].'élément de fermeture (12) et au cadre de porte (14) est dimensionnée de façon que le ressort atteigne sa position entièrement rentrée avant que la porte (12) n'atteigne sa position fermée, - il est prévu un moyen de butée porté par].e ressort pneumatique (16) pour définir la position entièrement rentrée, et qui, à cette po- sition, est capable de transmettre des charges indépendamment du flui- de pneumatique prévu dans le ressort (16), et - il est prévu un moyen de ressort supplémentaire (28) monté entre au moins une extrémité du ressort à gaz (16) et son point de fixation (20) au cadre (14) ou, selon le cas, à l'élément de fermeture (12), afin de permettre élastiquement le déplacement de].'élément de ferme- ture (12) de la position à laquelle le ressort à gaz (16) est entière- ment rentrée à la position fermée, et d'ensuite isoler élastiquement ].e ressort à gaz (16) des déplacements longitudinaux relatifs qui se produisent entre le ressort à gaz (16) et l'élément de fermeture (12) ou le cadre (14) lorsque l'élément de fermeture (12) est en position fermée. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de ressort supplémentaire (28) est précontraint à une force égale ou légèrement supérieure à la force de poussée exercée par le ressort à gaz (16) à une position immédiatement antérieure à la posi- tion entièrement rentrée, qu'il n'est pas plus comprimé jusqu'à ce que le ressort à gaz atteigne la position entièrement rentrée, puis qu'il est comprimé à un degré supérieure lorsque le ressort à gaz (16) est 7 8 0 1 7 -9- en position entièrement rentrée. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par]e fait que le moyen de ressort supplémentaire (28) est constitué par un res- sort de compression mécanique (28). 4. Système selon une quelconque des revendications 1 à 3, carac- térisé par].e fait que la course de travail du moyen de ressort sup- plémentaire (28) est suffisamment longue pour absorber des mouvements à course courte du système d'équilibrage dûs aux vibrations].ongitu- dinales ou à la course morte du système, sans que ces mouvements ne soient transmis au ressort à gaz (16). 5. Système selon une quelconque des revendications 1 à 4, compre- nant en outre un moyen de verrouillage motorisé pour déplacer la porte (12) d'une position partiellement fermée à la position fermée, ca- ractérisé par le fait que: - le ressort à gaz (16) est dimensionné et disposé par rapport au ca- dre (14) et à].'élément de fermeture (12) de manière telle que le res- sort à gaz (16) est en position entièrement rentrée lorsque la porte (12) est en position partiellement fermée, et -]le moyen de verrouillage motorisé déplace l'élément de fermeture (12) de]la position partiellement fermée à la position entièrement fermée à l'encontre de]la force du moyen de ressort supplémentaire (28). 6. Système selon une quelconque des revendications 1 à 5, carac- térisé par].e fait que].'élément de fermeture (12) est constitué par ]a porte arrière d'une automobile (10). 7. Système selon l.a revendication 6, caractérisé par le fait que Je moyen de ressort supplémentaire (28) est précontraint à une force égale ou légèrement supérieure à la force de poussée exercée par le ressort à gaz (16) à une position immédiatement antérieure à la posi- tion entièrement rentrée, qu'il n'est pas plus comprimé jusqu'à ce que ] le ressort à gaz atteigne]a position entièrement rentrée, puis qu'il est comprimé à un degré supérieur lorsque le ressort à gaz (16) est en position entièrement rentrée.