Brevet FR2576995A1 — publié le 19860808

i "Ressort à gaz" La présente invention concerne un dispositif pneumatique, du genre de ceux connus sous l'appellation de "ressorts à gaz". Il est connu de prévoir dans les ressorts à gaz un liquide d'étan- chéité placé à l'intérieur du cylindre, à proximité de moyens de guidage et d'étanchéité de la tige de piston, pour améliorer les propriétés d'étan- chéité des moyens de guidage et d'étanchéité de tige de piston. Pour rendre étanche la tige de piston d'un ressort à gaz, il est connu par le modèle d'utilité allemand I 971 284 de rendre étanche la chambre remplie de gaz, qui est soumise à une pression élevée et disposée dans un réservoir, au moyen d'un liquide d'étanchéité. Dans ce but, une chambre remplie de liquide est prévue contre un joint de la tige de piston, de manière que ce joint de la tige de piston soit efficace essentiellement en tant que joint liquide. Toute perte légère de liquide dans cette chambre a pour effet la formation d'un coussin de gaz dans cette chambre remplie de liquide, qui s'échappe au travers du joint de la tige de piston sensiblement plus rapidement que le liquide. Une concen- tration accrue du gaz dans la chambre remplie de liquide est non seule- ment nocive pour la lubrification entre la tige de piston et le joint de la tige de piston et tend à augmenter la friction et l'usure du joint de la tige de piston, mais détermine également une réduction graduelle de la pression dans le réservoir, ce qui fait que la force du ressort diminue après une utilisation prolongée. Il est également proposeé, par la demande de brevet français N 84 06009, de fermer de façon étanche la chambre remplie de liquide vis-à-vis de la chambre du ressort remplie de gaz, qui est soumise à une pression élevée, au moyen d'un piston séparateur. Ce piston séparateur est muni d'éléments d'étanchéité qui coopèrent de façon étanche d'une part avec -la tige de piston et d'autre part avec la surface interne du réservoir. Ainsi, des forces de friction apparaissent entre le piston séparateur et la surface interne du réservoir et la surface externe de la tige de piston, ce qui fait que, provoquée par l'actionnement du ressort à gaz et/ou par des fluctuations de la température ambiante, une baisse de pression peut apparaître entre la chambre remplie de gaz et la chambre remplie de liquide. En raison d'effets de diffusion différents tels que la perméabilisation et la dépendance par rapport à la température, à la pression et à la durée, il n'est pas possible dans des conditions de fonctionnement ordinaires d'éviter la formation de faibles quantités de gaz dans la chambre remplie de liquide, ce qui fait que les inconvénients décrits peuvent aussi apparaître, même si c'est sous une forme plus rédui- te. L'agencement du ressort à gaz selon un mode de réalisation de la demande de brevet français précitée N 84 06009 produit une baisse de pression plus importante entre la chambre remplie de gaz soumise à une pression élevée et la chambre remplie de liquide soumise à une pression plus faible, ce qui fait que les inconvénients décrits ci-dessus ne sont pas éliminés mais renforcés. Le but de la- présente invention est de fournir un ressort à gaz i0 évitant les inconvénients des conceptions connues et garantissant une étanchéité satisfaisante pendant une période de temps prolongée, sans perte du fluide de travail gazeux, ou du moins sans perte appréciable de celui-ci. A cet effet, le ressort à gaz objet de l'invention comprend des moyens définissant un réservoir, ledit réservoir présentant une surface interne. Une tige de piston pénè.re dans ce réservoir au travers de moyens de guidage et d'étanchéité de tige de piston. Cette tige de piston a un axe et une surface externe, et peut se déplacer dans la direction de l'axe vers l'intérieur et vers l'extérieur du réservoir. Une paroi de sépara- tion annulaire est en contact étanche à la fois avec la surface externe de la tige de piston et avec la surface interne du réservoir. Cette paroi de séparation annulaire est capable d'effectuer un mouvement axial par rapport à la fois à la surface externe de la tige de piston et la surface interne du réservoir. Une chambre d'étanchéité annulaire est définie par la surface externe de la tige de piston et la surface interne du réser- voir, axialement entre les moyens de guidage et d'étanchéité de tige de piston et la paroi de séparation annulaire. Un volume de liquide d'étan- chéité est contenu à l'intérieur de la chambre d'étanchéité annulaire. Une chambre de travail est définie à l'intérieur du réservoir sur le coté de la paroi de séparation annulaire qui est éloigné des moyens de guidage et d'étanchéité de tige de piston. Un volume de gaz sous pression est contenu à l'intérieur de la chambre de travail. Des moyens à ressort distincts du volume du gaz sous pression sont prévus et agissent en direc- tion axiale sur la paroi de séparation annulaire de manière à augmenter la pression du liquide d'étanchéité à l'intérieur de la chambre d'étanchéité annulaire au-delà d'une pression résultant du volume de gaz sous pression. Le but défini ci-dessus est donc atteint en établissant, en condi- tion de non-fonctionnement, dans la chambre d'étanchéité annulaire rem- plie d'un fluide d'étanchéité liquide, une pression inférieure à la pression régnant dans la chambre de travail, de manière que les effets de diffusion indésirables entre la chambre de travail et la chambre d'étanchéité annu- laire remplie du fluide d'étanchéité liquide soient minimisés. En outre, la fluctuation relative de pression au niveau du joint de la tige de piston, pour une fluctuation donnée de la pression interne, est réduite, ce qui facilite la conception du joint des moyens de guidage et d'étanchéité de tige de piston, qui est le plus souvent rendue optimale seulement pour une baisse de pression spécifique pour laquelle le joint peut être utilisé avec des effets d'étanchéité favorables. Le principe de l'invention est également avantageux pour les cas d'utilisation o une pression négative, au moins temporaire, peut apparaître dans la chambre de travail à proximité de la paroi de séparation annulaire. On peut utiliser des moyens à ressort de compression pour obtenir un ensemble de construction particulièrement simple. Ces moyens à ressort de compression peuvent être appuyés sur une face d'appui prévue à l'inté- rieur de la chambre de travail par les moyens définissant le réservoir. De préférence, il s'agit d'un ressort de compression hélicoïdalo Mais il est également possible d'utiliser des ressorts de traction ou des coussins de gaz secondaires pour obtenir l'augmentation de pression désirée dans la chambre d'étanchéité annulaire. Les moyens à ressort additionnels sont de préférence aménagés de manière à agir sur la paroi de séparation annulaire en parallèle à l'action du volume de gaz sous pression. Ces moyens à ressort doivent être soumis à une précontrainte telle que la pression du liquide d'étan- chéité à l'intérieur de la chambre d'étanchéité annulaire dépasse la pres- sion du volume de gaz sous pression, ceci dans pratiquement toutes les conditions de fonctionnement, et de préférence dans toutes les conditions de fonctionnement. Ainsi, la migration du gaz de la chambre de travail vers la chambre d'étanchéité annulaire est nettemrent réduite. Quand on utilise un ressort à gaz, il peut arriver que la pression du gaz à proximité de la paroi de séparation anmnulaire soit réduite eti: 35...i. nrci in prs'ion z-amosph-rique ambiante. Ceci p et provoquer :-:- in er sixn de L:. tisse de pression au niveau du oint appartenant :,yens oe >'_idy_ ' et d'-t Cc.heit ie tige de pi3ton. Selon une autre caractéristique de lai présente invention, évitant cet inconvenient, les moyens à ressort sont soumis à une précontrainte telle que la pression du liquide d'étanchéité à l'intérieur de la chambre d'étanchéité annulaire est supérieure à la pression atmosphérique entourant le ressort à gaz, ceci pratiquement dans toutes les conditions de fonction- nement, et de préférence dans toutes les conditions de fonctionnement. Ainsi, la baisse de pression au niveau du joint des moyens de guidage et d'étanchéité de tige de piston est toujours de même direction, ce qui permet d'utiliser un joint de conception simplifiée et notamment d'utiliser un joint prévu pour une friction réduite. Comme certaines forces de friction agissent toujours sur la paroi de séparation en direction axiale, du fait du contact étanche avec la surface externe de la tige de piston et avec la surface interne du réservoir, la précontrainte exercée par les moyens à ressort doit être telle qu'elle surmonte ces forces de friction. On obtient une construction très simple de la paroi de séparation annulaire en réalisant un piston séparateur annulaire d'un seul tenant avec les éléments d'étanchéité annulaires. Le ressort à gaz peut comprendre en outre un piston de travail qui est relié à la tige de piston à l'intérieur de la chambre de travail, et qui divise la chambre de travail en deux parties, auquel cas les deux parties de la chambre sont mises en communication par des moyens de passage. Ces moyens de passage peuvent être étranglés. Dans ce cas, il est possible qu'une pression réduite dans la chambre de travail au voisi- nage de la paroi de séparation annulaire puisse apparaître, et le principe de la présente invention est donc particulièrement intéressant pour ce type largement répandu de ressorts à gaz. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé repré- sentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de réalisation de ce ressort à gaz La figure 1 représente un ressort à gaz selon l'invention, vu en coupe longitudinale, et La figure 2 représente, toujours en coupe longitudirnale. une :35 variante de ce ressort à gaz. Le ressort à gaz 1 montre à la figure I comprend un réservoir cylindrique 2, dont une extrémité est fermée par un fond muni d'un oeillet de liaison en vue de sa fixation à un autre élément. Un piston de travail 4 relié à une tige de piston 3 coulisse sur la surface interne du réservoir 2, tandis que la tige de piston 3 est guidée par un guide de tige de piston , et rendue étanche par rapport à l'extérieur par un joint de tige de piston 6. Une chambre d'étanchéité annulaire remplie par un liquide 11 est séparée d'une chambre remplie de gaz sous pression 10 par un piston séparateur 7, constitué par une rondelle de support 8 et par un joint de piston séparateur 9% Le piston séparateur 7 est sollicité par un ressort hélicoïdal 12 qui porte contre une face d'appui 13 située dans la chambre 10, cette face d'appuil3 étant de préférence constituée par une nervure interne aménagée dans le réservoir 2. Le ressort 12, réalisé sous la forme d'un ressort de compression, possède une force élastique supérieure à la force de friction agissant sur le joint de piston séparateur 9, du fait de la friction sur la surface interne du réservoir 2 et sur la surface exter- ne de la tige de piston 3. Ainsi, on obtient ce résultat que la pression dans la chambre annulaire remplie de liquidell est supérieure à la pression régnant dans la chambre remplie de gaz 10, dans toutes les conditions de fonctionnement du ressort à gaz. La conséquence est également que la diffusion du gaz hors de la chambre remplie de gaz 10 et vers la cham- bre annulaire remplie de liquide Il est rendue minime. Un retour en position du joint de piston séparateur 9 est garanti dans toutes les condi- tions de fonctionnement, ce qui fait que des modifications de température et des modifications de pression provoquées par l'utilisation du ressort à gaz ne provoquent aucun transfert de quantités même très faibles de gaz vers la chambre annulaire remplie de liquide 11. La force de pression additionnelle exercée par le ressort 12 sur le piston séparateur 7 peut être rendue suffisamment importante pour que, même dans des cas défavorables, il règne toujours dans la chambre annulaire remplie de liquide Il une pression plus importante que sur Pl'autre côté du joint de tige de piston 6. En conséquence, même dans de tels cas d'utilisation, le joint 6 de la tige de piston peut être réalisé sous forme d'un simple joint, du fait qu'il n'est sollicité que dans une seule direction de baisse de pression. Le mode de réalisation selon la figure 2 diffère de celui de la figure I essentiellement par le fait que le piston séparateur 7 est constitué par une garniture 14. Cette garniture 14 sépare la chambre annulaire remplie de liquide Il de la chambre remplie de gaz sous pres- sion. Le ressort 12 appuyé sur la face de support 13 et situé dans la chambre remplie de gaz 10 agit par l'intermédiaire d'une rondelle d'appui sur la garniture 14, et agit en parallèle à la force exercée par la pression du gaz de la chambre 10 sur le piston séparateur 7. A la place du ressort réalisé sous la forme d'un ressort hélicoïdal de compression, il est naturellement possible d'utiliser des éléments élastiques mécaniques ou pneumatiques de toute configuration désirée, qui exercent sur le piston séparateur 7 une force élastique agissant en parallèle à la pression de la chambre remplie de gaz 10. Il est même possible de remplacer le ressort hélicoïdal de compression par une chambre annulaire secondaire remplie de gaz, définie par le piston séparateur 7 d'une part et par un autre piston séparateur adjacent à la face d'appui 13 d'autre part. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation de ce ressort à gaz qui ont été décrits ci-dessus, à titre d'exem- ples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes respectant les mêmes principes. REVENDICATIONS I. Ressort à gaz comprenant: des moyens définissant un réservoir (2), ledit réservoir (2) pré- sentant une surface interne; une tige de piston (3) pénétrant dans le réservoir (2) par des moyens de guidage et d'étanchéité de tige de piston (5,6), la tige de piston (3) présentant un axe et une surface externe et étant mobile dans la direction de son axe vers l'intérieur et vers l'extérieur du réser- voir (2); une paroi de séparation annulaire (7) en contact étanche à la fois avec la surface externe de la tige de piston (3) et avec la surface interne du réservoir (2), cette paroi de séparation annulaire (7) étant apte à effectuer un mouvement axial par rapport à la fois à la surface externe de la tige de piston (3) et la surface interne du réservoir (2) une chambre d'étanchéité annulaire (11) étant définie par la surface externe de la tige de piston (3) et la surface interne du réservoir (2) axialement entre les moyens de guidage et d'étanchéité de tige de piston (5,6) et la paroi de séparation annulaire (7); un volume de liquide d'étanchéité à l'intérieur de la chambre d'étanchéité annulaire (11); une chambre de travail (10) à l'intérieur du réservoir (2) sur le côté de la paroi de séparation annulaire (7) qui est éloigné des moyens de guidage et d'étanchéité de tige de piston (5,6) un volume de gaz sous pression dans la chambre de travail (10); des moyens à ressort (12) distincts de ce volume de gaz sous pression et agissant en direction axiale sur la paroi de séparation annu- laire (7), caractérisé en ce que lesdits moyens à ressort sont prévus de manière à augmenter la pression appliquée au liquide d'étanchéité dans la chambre d'étanchéité annulaire (1!) au-delà d'une pression résul- tant du volume de gaz sous pression. 2. Ressort à gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens à ressort (12) sont des moyens à ressort de compres- sion (i2u et sonr aopuî y su' ' re face d'appui (13), cette lace d'appui . ' ' irie - de chgmbre de travail ( l) par les ' 2 _ s.r.oixr _ O 3. Ressort à gaz selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens à ressort comprennent un ressort hélicoïdal de compression (12). 4. Ressort à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens à ressort (12) agissent sur la paroi de séparation annulaire (7) en parallèle à l'action du volume de gaz sous pression. 5. Ressort à gaz selon- l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens à ressort (12) sont soumis à une précontrainte telle que la pression du liquide d'étanchéité à l'inté- rieur de la chambre d'étanchéité annulaire (11) dépasse la pression du volume de gaz sous pression, ceci dans pratiquement toutes les- conditions de fonctionnement. 6. Ressort à gaz selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens à ressort (12) sont soumis à une précontrainte telle que la pression du liquide d'étanchéité à l'intérieur de la chambre d'étan- chéité annulaire (i 1) dépasse la pression du volume de gaz sous pression dans toutes les conditions de fonctionnement. 7. Ressort à gaz selon l'une quelconque des revendications ! à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens à ressort (12) sont soumis à une précontrainte telle que la pression du liquide d'étanchéité à lPinté- rieur de la chambre d'étanchéité annulaire (11) dépasse la pression atmos- phérique entourant le ressort à gaz (1), ceci pratiquement dans toutes les conditions de fonctionnement. 8. Ressort à gaz selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens à ressort (12) sont soumis à une précontrainte telle que la pression du liquide d'étanchéité à l'intérieur de la chambre d'étan- chéité annulaire (11) dépasse la pression atmosphérique entourant le ressort à gaz (1) dans toutes les conditions de fonctionnement.- 9. Ressert à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens à ressort (12) sont soumis à une précontrainte permettant de surmonter des forces de friction agissant sur la paroi de séparation annulaire (7) en direction axiale, et resultant du contact étanche avec la surface externe de la tige de piston (3) et la surface interne du réservoir (2). 10. Ressort à gaz selon l'une quelconque des revendications I à 9, carac*érisé en ce que la paroi de séparation annulaire (7) comprend un piston sépa&ateur annulaire (8) et des éléments d'étanchéité annulaires (9) prévus sur ce piston séparateur annulaire (8) pour venir en contact avec la surface externe de la tige de piston (3), et avec la surface interne du réservoir (2). 11. Ressort à gaz selon la revendication 10, caractérisé en ce que le piston séparateur annulaire (14) est réalisé d'un seul tenant avec les éléments d'étanchéité annulaires. 12. Ressort à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à I 1, caractérisé en ce que la tige de piston (3) est reliée à un piston de travail (4) à l'intérieur de la chambre de travail (10), le piston de travail (4) subdivisant la chambre de travail (10) en deux parties, des moyens de passage étant prévus pour mettre en commutation ces deux parties. 13. Ressort à gaz selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de passage comprennent des moyens d'étranglement.