Brevet FR2582764A1 — publié le 19861205

La présente invention est relative à un ressort- pneumatique. Le principe de tels ressorts est connu depuis longtemps: une enceinte cylindrique est divisée en deux chambres par un piston solidaire d'une tige qui sort de l'enceinte à travers un joint étanche. Les deux chambres communiquent entre elles par un passage comportant un étranglement. Lorsque l'enceinte est remplie d'un gaz sous pression, la tige subit une force tendant à la faire sortir de l'enceinte et qui est proportionnelle à la pression rela- tive dans l'enceinte et à la section transversale de la tige, et les mouvements de cette tige se font à une vitesse qui est commandée par le débit de fluide à travers l'étrangle- ment reliant les deux chambres. Si la pression relative du fluide est nulle, c'est- à-dire, en général si ce fluide est à la pression atmosphé- rique, le dispositif fonctionne uniquement en amortisseur. Si, au contraire, la pression du fluide est élevée et si l'étranglement permet un gros débit, le dispositif fonctionne essentiellement comme un ressort. Plus la pression dans l'enceinte est élevée, plus une avarie entrainant une chute brutale de pression peut avoir des conséquences facheuses sur une intallation à laquel- le le ressort-amortisseur est associé. En effet, la pression baisse rapidement, du fait de l'avarie, dans la chambre o cette avarie se produit, alors que l'action de l'étran- glement ne permet qu'une baisse lente de pression dans l'autre chambre. Il se produit un phénomène analogue à la détente brusque, et non désirée, d'un ressort, avec mou- vement rapide et non contrlé e la tige vers une de ses positions extrêmes. Cela est particulièrement sensible dans le cas d'un dispositif tel que décrit dans le document FR-A- 1 336 987, relatif à un "ressort pneumatique" contenant un gaz à une pression qui peut atteindre 150 bars. La présente invention a pour but de supprimer cet inconvénient, et de fournir un ressort-amortisseur à gaz, fonctionnant sous pression, qui comprenne des moyens pour limiter un mouvement incontrolé de la tige en cas d'avarie entraînant une baisse rapide de la pression du flui- de, le ressort-amortisseur restant cependant de construction simple, robuste et économique. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un ressort-amortisseur à gaz, comprenant une enceinte étanche destinée à contenir un gaz sous pression,-cette enceinte étant de forme cylindrique et divisée en deux chambres par un piston mobile, solidaire d'une tige qui sort de l'en- ceinte en passant à travers un Joint étanche, un passage étranglé reliant en permanence les deux chambres, qui présente pour particularités qu'il comprend en outre une chambre déformable, susceptible de passer d'une conformation de repos, of elle ne s'oppose pas aux mouvements relatifs de la tige et de l'enceinte, à une conformation active, o elle s'oppose auxdits mouvements, ladite chambre déformable ayant la con- formation de repos lorsque sa pression interne est sensi- blement égale à celle d'une chambre de l'enceinte, et la conformation active lorsque sa pression interne est supé- rieure, d'une quantité prévue à l'avance, à celle de la même chambre de l'enceinte, et que ladite chambre déformable est reliée à ladite chambre de l'enceinte par un conduit munid'un clapet qui interrompt la communication entre les deux chambres lors d'une diminution brusque de pression - dans la chambre de l'enceinte. La chambre déformable peut être constituée de pièces métalliques mobiles l'une par rapport à l'autre, mais, pour uneptus grande simplicité de construction et un prix de revient plus avantageux, il est préférable de prévoir qu'elle est constituée par un anneau gonflable dont au moins une paroi est en matière élastique, étanche, cet anneau étant coaxial à l'enceinte. La chambre de blocage peut dans la conformation active, créer un blocage des mouvements relatifs de la tige et de l'enceinte, ce blocage étant soit définitif soit surmontable par des moyens ou une force appropriée. Il est cependant plus avantageux de prévoir que, dans la conforma- tion active, la chambre déformable s'oppose aux mouvements relatifs entre l'enceinte et la tige1en créant un frottement qui peut être surmonté- avec force supérieure d'une quan- tité choisie à l'avance à la force normale d'actionnement du ressortamortisseur.En effet, l'immobilisation peut alors se faire dans toute position de la tige, sans discontinuité, et le déplacement ultérieur est facilité. Si cette modalité est combinée avec la précédente, la matière élastique constituant une partie des parois de la chambre déformable, par exemple un élastomère, peut aussi constituer la substance de frottement. Avantageusement,les parois de la chambre déformable comprennent une pièce annulaire, à section en U, en matière déformable et étanche, et une pièce tubulaire rigide reliant les deux branches de l'U, cette pièce tubulaire étant tra- versée par le conduit de communication de la chambre défor- mable avec la chambre de l'enceinte, la pièce tubulaire por- tant en outre le clapet, celui-ci étant actionné par la déformation de la pièce annulaire sous l'effet d'une dif- férence positive de pression entre l'intérieur de la chambre déformable et la face opposée de cette pièce. On observera que, dans ce cas, le clapet n'est pas actionné par un écoulement de fluide depuis la chambre dé- formable vers la chambre de l'enceinte, mais directement par la différence de pression des deux c8tés de la paroi de la chambre déformable, d'o une plus grande sécurité et rapidité d'action. Deux modes d'execution diffdrents sont préférés. Sans qu'ils soient absolument équivalents, ils donnent des résultats très proches. Dans le premier, la chambre déformable se trouve à l'intérieur de l'enceinte, est solidaire de celle-ci et, lorsqu'elle est en conformation active exerce une force de frottement sur la tige. Dans le second mode d'exécution la chambre dé- formable se trouve à l'intérieur de l'enceinte, est solidaire de la tige et exerce, lorsqu'elle est en conformation ac- tive, une force de frottement sur la paroi interne de l'en- ceinte. Le premier mode d'execution permet de réaliser un tout compact avec le joint étanche par lequel la tige sort de l'enceinte. De plus, on peut exploiter l'espace qui existe eitre la tige et la chambre déformable en conforma- ac ve tiorepour en faire une réserve de lubrifiant. Le second mode d'exécution permet un frottement plus efficace, puisque s'exerçant sur une surface de plus grand diamètre. En outre si on prévoit que le conduit qui relie la chambre déformable à une chambre de l'enceinte débouche dans le passage reliant en permanence les deux chambres, ce passage traversant ou contournant le piston, on obtient la plus grande vitesse de réaction, quel que soit le c8té du ressort à gaz oh a lieu l'avarie. Suivant une modaliteieut 4tre moins sdre, mais en tout cas plus simple et plus économique, quel que soit le mode d'execution choisi, on peut prévoir que la chambre déformable est constituée par un anneau à section en U, à lèvres minces, capable de glisser radialement dans une rainure à bords perpendiculaires à l'axe, lesdites lèvres constituant, avec les bords de la rainure, ledit clapet. L'invention va maintenant être exposée plus en détail à l'aide d'exemples pratiques, donnés à titre non limitatif et illustrés à l'aide des dessins parmi lesquels: - la figure 1 est une vue de face et coupe par- J tielle d'un dispositif selon le premier mode d'execution, - la figure 2 est une partie agrandie de la figure 1, - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, et montrant une variante, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 mais relative à un dispositif selon le second mode d'exécution, - la figure 5 est une partie agrandie de la figure 4, - la figure 6 est une vue analogue à la figure 5 et montrant une variante. Le ressort-amortisseur représenté à la figure 1 est du type à gaz comprimé à haute pression. Il comprend une enceinte cylindrique 1 métallique, fermée à une extré- mité et présentant à l'extrémité opposée une ouverture 2 équi- pée d'un joint d'étanchéité 3 à travers lequel peut coulis- ser une tige 4. Sur l'extrémité de cette tige est fixé un piston 5 muni d'un joint d'étanchéité 6. Un passage 7 de faible section met en communication les deux faces du joint 6, et par conséquent les deux chambres 8,9 qu'il dé- finit dans l'espace intérieur de l'enceinte. Au voisinage du joint 3, une chambre déformable est constituée d'une pièce annulaire 11 en caoutchouc élastomère de synthèse, à section en U ouvert dans la di- rection radiale s'écartant de l'axe, et d'une pièce tabu- laire 12 métallique, dont les extrémités viennent en appui étanche sur les branches de l'U, et dont le diamètre exté- rieur est à peu près égal au diamètre interne de l'enceinte 1. La chambre annulaire est maintenue en position, dans le sens axial, entre une première pièce annulaire de blocage 13, en appui sur sa face opposée contre le Joint d'étanchéité 3, et uoe seconde pièce annulaire de blocage 14, qui est immobilisée par une nervure interne 15 de la paroi de l'enceinte 1. Les deux pièces de blocage ont le même diamètre extérieur que la pièce tubulaire 12 et sont donc enfiléesà l'intérieur de l'enceinte 1. On notera que, dans les dispositifs de l'art antérieur, le joint 3 est maintenu de la même façon par une pièce de blocage immobi- lisée par une nervure interne. Les figures 1 et 2 montrent la chambre déformable dans sa conformation de repos. On constate sur ces figures que le diamètre.inté- rieur de la pièce annulaire en caoutchouc 11 est un peu supé- rieur au diamètre de la tige 4, si bien qu'elle ne gêne nullement le coulissement de celle-ci. Un conduit relie l'intérieur de la chambre défor- mable 10 à celui de la chambre 9-de l'enceinte qui contient la tige 4. Ce conduit est constitué par une rainure radiale 16 pratiquée dans la face de la seconde pièce de blocage 14 qui est en contact avec la chambre annulaire, par un étroit vide annulaire 17 existant entre la pièce en caoutchouc 11 et la paroi de l'enceinte 1, par une rainure axiale 18 de la face externe de la pièce tubulaire 12, et par un canal radial 19 qui traverse cette pièce tubulaire et débouche d'un cÈté dans la rainure axiale 18 et de l'autre c8té à l'intérieur de la chambre 10. La pièce tubulaire 12 porte un clapet 20, coaxial au canal radial 19. Ce clapet, d'un type bien connu de l'hom- me de métier est en élastomère. Il setrouve comprimé légè- rement entre le siège qu'il obture et la face interne de la pièce en caoutchouc 11 lorsque celle-ci est dans la con- formation de repos. Le fonctionnement est le suivant: lorsque le piston est immobile, ou bien se déplace à une vitesse faible, commandée notamment par la vitesse de passage du gaz à travers le passage 7 du piston, les variations de pression dans la chambre 9 sont nulles ou lentes, et la différence de pression entre les chambres 9 et 10 est faible, le gaz circule librement dans les conduits 16, 17, 18, 19 et la pièce 11 ne se déforme pratiquement pas. Supposons qu'une avarie entrainant une chute brusque de pression ait lieu dans la chambre 9, au niveau du joint 3 par exemple, le gaz s'écoule relativement lentement à travers les conduits 16, 17 18, 19 et la différence de pression entraîne lemaintien du clapet 20 sur son siège. La pression à l'intérieur de la chambre déformable 10 est alors maintenue à une valeur sensiblement constante, alors que la pression dans la chambre 9, et par conséquent dans l'espace entre la tige 4 et la pièce 11, continue à baisser rapidement. Il en résulte que la face interne de la pièece 11 vient en appui sur la tige et exerce sur elle une force de frottement qui est proportionnelle à la pression qui règne dans la chambre 10, jusqu'à immobiliser cette tige. Si l'avarie a lieu du côté opposé du ressort-amor- tisseur, la chute brusque de pression dans la chambre 8 en- tra ne un déplacement rapide du piston 5, et, par suite, la pression baisse brusquement également dans la chambre 9, si bien qu'on a les mêmes phénomènes que ci-dessus. La figure 3 montre une variante de la disposition de la figure 2. La pièces annulaire 11, présente, sur son bord opposé au joint 3, une lèvre flexible 21dirigée vers l'axe, et qui vient en appui sur la tige 4 même en confor- mation de repos. L'espace compris entre la pièce 11, la pièce de blocage 13, le joint 3 et la tige 4 constitue une réserve de lubrifiant. Le fonctionnement est le même que ci-dessus, la seule différence étant que lors de la déformation de la chambre 10 passant en conformation active, le lubrifiant est chassé en partie vers la chambre 9.grâce à la flexibilité de la lèvre 21. Pour recharger la réserve de lubrifiant, on peut prévoir sur la tige 4, une gorge 22 à proximité du piston 5, la profondeur de cette gorge étant suffisante pour laisser un passage entre son fond et la nervure 21. Un freinage imparfait est évidemment obtenu tant que la chambre 10 est au droit de la rainure, mais cela est sans gravité car le piston est alors sensiblement en bout de course. Les figures 4 à 6 représentent un ressort-amor- tisseur conforme au second moded'exécution de l'invention. Les mêmes repères désignent les mêmes éléments qu'aux figures précédentes. La différence principale réside dans le fait que la chambre déformable 10, au lieu d'être fixée sur l'enceinte 1 pour agir sur la tige 4, est portée par le piston 5 pour agir sur la paroi de l'enceinte 1. Le joint 3 est maintenu par une pièce de blocage unique 30 immobilisée par une nervure interne 1, ainsi qu'il a été dit plus haut à propos de l'art antérieur. Le piston 5 est maintenu dans le sens axial, d'un c8té par un épaulement 31 de la tige 4, et, de l'autre côté par une rondelle 32, sertie sur l'extrémité de la tige, com- me dans l'art antérieur, mais, au lieu que le piston vienne directement en appui sur cette rondelle, la chambre défor- mable 10 est intercalée entre ces deux pièces. Cette chambre déformable est constituée par une pièce annulaire 33, en caoutchouc à section en Uouverte cette fois, en direction de l'axe de la tige, et une pièce tabulaire 34 enfilée autour de la tige 4 et en appui sur les deux branches de l'U. Dans sa conformation de repos, la pièce 33 laisse un espace entre elle et la paroi de l'enceinte 1. Cet espace fait partie du passage 7 qui relie les deux chambres 8 et 9 de l'enceinte. La chambre 10 est reliée à l'espace 39 par un conduit à deux branches, qui comprend: une rainure 36 ra- diale pratiquée dans la rondelle 32 du oôté qui fait face à la chambre 10 et une rainure radiale 37 pratiquée dans le piston, également du côté qui fait face à la chambre 10, une rainure axiale 38, pratiquée dans la face interne de la pièce tubulaire 34, et qui relie les deux rainures 37 et 36, et un canal radial 39, qui traverse la pièce tubulaire 34 et débouche d'un côté vers le milieu de la rainure axiale 38 et de l'autre côté dans la chambre déformable 10. Un clapet , porté par la pièce tubulaire 34 est disposé pour fermer le canal 39 de la façon décrite plus haut. Le fonctionnement est tout à fait analogue à ce qui a été décrit plus haut, et il ne parait pas nécessaire de le décrire plus en détail. On notera cependant que, lorsque la chambre 10 pas- se en conformation active, la continuité du passage 7 n'est pas interrompue,le gaz pouvant passer de la chambre 8 à la chambre 9 et viceversa par les rainures 36, 38 et 37. On peut ainsi déplacer le piston moyennant un effort convenable sans que la différence de pression entre les chambres 8 et 9 tende à le ramener à la position initiale. La figure 6 montre une variante de la disposition de la figure 5. La moitié gauche de cette figure montre la chambre 10 en conformation de repos, et la moitié droite de la même figure montre la même chambre en conformation active. La pièce annulaire 40, sur cette figure, n'est pas fixée, elle peut glisser le long des faces ouvertes radia- lement du piston 5 et de la rondelle 32; elle est pourvue de lèvres souples 41,42 qui servent à la fois de surfaces de glissement et de clapets permettant le passage du gaz depuis le passage 7 vers l'intérieur de la chambre 10 mais non en sens inverse. La continuité du passage 7 est assurée par des rainures axiales 43 prévues sur la face externe de la pièce annulaire 40. La rondelle 32 est prolongée par une partie tubulaire 44 enfilée sur la tige et qui ne constitue pas un équivalent de la pièce tubulaire 34, mais sert simplement à l'immobilisation du piston. La partie tubulaire 44 consti- tue donc, avec les faces orientées radialement de la rondelle et du piston, une gorge à section rectangulaire, dans laquelle coulisse la pièce 40. On notera que la disposition décrite à propos des figures 1 à 3 peut être modifiéee conformément à ce qui vient d'être dit à propos de la figure 6, ainsi que l'homme du métier le comprendra sans difficulté. REVENDICATIONS 1. Ressort-amortisseur à gaz, comprenant une enceinte (1) étanche destinée à contenir un gaz sous pres- sion, cette enceinte étant de forme cylindrique et divi- sée en deux chambres (8, 9) par un piston (5) mobile/ solidaire d'une tige (4) qui sort de l'enceinte en passant à travers un joint étanche (3), un passage étranglé (7) reliant en permanence les deux chambres, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une chambre déformable (10) susceptible de passer d'une conformation de repos o elle ne s'oppose pas aux mouvement relatifs de la tige et de l'enceinte, à une conformation active, o elle s'oppose aux- dits mouvements, ladite chambre déformable ayant la confor- mation de repos lorsque sa pression interne est sensiblement égale à celle d'une chambre de l'enceinte, et la conforma- tion active lorsque sa pression interne est supérieure, d'une quantité prévue à l'avance, à celle de la même chambre de l'enceinte, et que ladite chambre déformable est reliée à ladite chambre de l'enceinte par un conduit muni d'un clapet (20, 41, 42) qui interrompt la communica- tion entre les deux chambres lors d'une diminution brusque de pression dans la chambre de l'enceinte. 2. Ressort-amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre déformable (10) est constituée par un anneau gonflable dont au moins une paroi est en matière élastique, étanche, cet anneau étant co- axial à l'enceinte. 3. Ressort amortisseur selon l'une des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans la confor- mation active, la chambre déformable (10) s'oppose aux mouvements relatifs entre l'enceinte et la tige en créant un frottement qui peut 9tre surmonté avec force supérieure d'une quantité choisie à l'avance à la force normale d'ac- tionnement du ressort-amortisseur. 4. Ressort-amortisseur selon l'une des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que les parois de la chambre déformable comprennent une pièce annulaire (11, 33) à section en U, en matière déformable et étanche, et une pièce tubulaire rigide (12,34) reliant les deux branches de l'U, cette pièce tubulaire étant traversée par le conduit de communication de la chambre déformable avec la chambre de l'enceinte, la pièce tubulaire portant en outre le clapet (20), qui s'actionne sous l'effet d'une différence positive de pression entre l'intérieur de la chambre déformable et les chambres 8 et 9. 5. Ressort-amortisseur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le fluide de l'enceinte est un gaz. 6. Ressort-amortisseur selon l'une des revendi- cations 1-à 5, caractérisé en ce que la chambre déformable (10) se trouve à l'intérieur de l'enceinte (1), est soli- daire de celle-ci et, lorsqu'elle est en conformation ac- tive, exerce une force de frottement sur la tige (4). 7. Ressort-amortisseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'espace entre la chambre déformable et la tige constitue, en position inactive, une réserve de lubrifiant. 8. Ressort-amortisseur selon l'une des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que la chambre déformable (10) se trouve à l'intérieur de l'enceinte, est solidaire de la tige (4), et exerce, lorsqu'elle est en conformation active, une force de frottement sur la paroi interne de l'enceinte. 9. Ressort-amortisseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le conduit qui relie la chambre dé- formable à une chambre de l'enceinte débouche dans le pas- sage (7) reliant en permanence les deux chambres, ce passage traversant ou contournant le piston. 10. Ressort-amortisseur selon l'une des revendi- cations 1 à 3 et 5 à 9, caractérisé en ce que la chambre déformable est constituée par un anneau (40) à section en U, à lèevres minces, capable de glisser radialement dans une rainure à bords perpendiculaires à l'axe, lesdites lèvres constituant, avec les bords de la rainure, ledit clapet.