Brevet FR2574133A1 — publié le 19860606

La présente invention concerne un dispositif destiné à transmettre des forces et des mouvements a distance entre deux actionneurs hydrauliques ; elle se rapporte plus particulièrement à des perfectionnements apportés aux actionneurs hydrauliques pour véhicules automobiles. Ainsi qu'il est bien connu, il existe déjà différents moyens appropriés pour transmettre des forces et des mouvements entre deux points éloignés, par exemple, pour permettre l'ouverture du coffre à bagages d'un véhicule automobile ou encore, de façon plus générale, pour permettre d'actionner des éléments situés à une certaine distance de la place du conducteur ou, simplement, pour faciliter la manoeuvre pour le conducteur. Certains types de dispositifs de ce genre peuvent comprendre des commandes hydrauliques à cylindrepiston munis d'une garniture d'étanchéité en matière élastomère interposée entre le piston et le cylindre. Ces dispositifs présentent l'inconvénient d'un risque de fuite de liquide à travers la garniture. Pour compenser ces fuites de liquide, on doit prévoir dans ces dispositifs des réservoirs de complément appropriés qui impliquent des travaux d'entretien et des coûts d'exploitation non négligeables. En outre, dans les dispositifs précités, on peut observer, sous l'effet des frottements qui résultent du mouvement du piston dans le cylindre, des retards dans la transmission des forces et des mouvements et, quelquefois, une transmission imparfaite de la valeur de la force. D'une façon générale, il existe déjà actuellement des commandes à distance très répandues, fondées sur l'actionnement de câbles dont la traction détermine la rotation d'un levier, d'un crochet ou d'un élément analogue, en provoquant, par exemple, l'ouverture du coffre d'une automobile ou d'autres éléments. Ces dispositifs sont peu commodes en ce sens qu'ils exigent l'intervention manuelle de I'opérateur, quelquefois avec un certain degré de fatigue musculaire dûe à l'état imparfait de conservation des éléments qui les constituent. En effet, ces dispositifs sont en général sujets à la corrosion de leurs parties terminales, qui sont fréquemment exposées à l'attaque des éléments atmosphériques externes polluants. Ces dispositifs précités ne sont donc pas entièrement fiables. Par ailleurs, on doit constater que les dispositifs plus ou moins connus, utilisés dans toutes les solutions que l'on peut trouver dans les applications aux véhicules automobiles, ne sont pas faciles à adapter à la structure du châssis. En outre, on a fréquemment constaté que ces dispositifs présentent des inconvénients qui résultent des conditions d'exploitation du véhicule, en ce sens que les masses mises en jeu sont de nature à entrer en résonance avec les vibrations imposées au dispositif, en introduisant par conséquent des battements qui donnent lieu à de fastidieuses sollicitations acoustiques et mécaniques. L'invention a donc pour objet un dispositif destiné à transmettre des forces et des mouvements avec une extrême précision entre deux actionneurs hydrauliques sans aucun des inconvénients précités. L'invention a pour objet un dispositif destiné à transmettre des forces et des mouvements à distance avec précision, ce dispositif comprenant deux commandes hydrauliques et un liquide d'actionnement et étant caractérisé par la combinaison de deux groupes cylindre-piston munis d'une membrane roulante de façon à former, de part et d'autre de la membrane, deux chambres à volume variable, la première chambre étant occupée par le liquide et la deuxième par un fluide, les premières chambres des cylindres étant reliées par un tube en matière polymère flexible qui comprend une structure de renforcement noyée dans sa paroi, ledit tube ne se dilatant pas lorsqu'il est soumis à la variation de pression du liquide transmise de l'un à l'autre des deux cylindres et pouvant se déformer dans la direction longitudinale pour prendre entre les aeux cylindres des configurations curvilignes définies par des rayons de courbure qui peuvent descendre sensiblement jusqu'à 30 mm, cependant que, dans chacun des groupes cylindre-piston, l'espace compris entre la dimension extérieure maximum du piston et la paroi intérieure du cylindre est situé dans l'intervalle de valeurs allant de 5 à 3 fois l'épaisseur de la membrane, ledit piston comprenant une partie centrale de section réduite et des moyens de guidage et de centrage de cette partie centrale qui sont disposés dans la deuxième chambre occupée par ledit fluide. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisee. Sur ce dessin, la figure 1 est un schéma du dispositif selon l'invention la figure 2 est une coupe longitudinale de l'un des deux actionneurs du dispositif de la figure 1. Sur la figure 1, on a indiqué en 1 un dispositif pouvant être utilisé pour la transmission de forces et de mouvements dans un véhicule automobile. Le dispositif 1 pourrait être utilisé, par exemple, comme servo-commande, notamment, pour l'ouverture du coffre d'un véhicule automobile, pour la commande de l'embrayage ou de la boîte de vitesses et, plus généralement, pour des commandes à distance, avec des pressions de travail comprises dans l'intervalle allant de 1 à 170 bars. Les parties fondamentales du dispositif 1 sont composées de deux commandes hydrauliques 2,' 3 connues dans la technique sous la désignation d'actionneurs les deux commandes hydrauliques 2, 3 sont reliées l'une à l'autre par un tube 4. L'actionnement est réalisé au moyen d'un liquide qui relie entre eux les deux actionneurs et qui remplit entièrement le tube de raccordement 4. Le liquide peut être quelconque, de préférence, une huile à basse viscosité ou encore un mélange d'eau et de glycol. Les actionneurs, dont l'un est représenté en détail sur la figure 2, comprennent une enveloppe ou un corps extérieur 5, en matière métallique ou plastique rigide, un piston 6 et une membrane roulante 7 en tissu ca outchouté. Le dispositif comprend des moyens d'assemblage entre la membrane et le cylindre et entre la membrane et le piston. Lesdits moyens d'assemblage entre la membrane et le cylindre sont formés par un talon 9, de préférence muni d'un anneau inextensible et logé dans le logement 10 ménagé dans une première partie du corps qui forme le cylindre ; le talon 9 est serré par une contre-bride 11 appartenant à une deuxième partie du corps de l'actionneur. Les moyens d'assemblage entre le piston et la membrane peuvent être réalisés par collage de la partie centrale de la membrane sur le piston. En variante par rapport à ce qu'on vient d'indiquer, la membrane pourrait être assemblée au piston de la façon représentée sur la figure 2. Dans cette solution, la partie centrale de la membrane s'appuie sur la grande face 12 du piston et elle est bloquée dans cette position par une plaque 13 qui est a son tour fixée au piston par une vis traversante 14. Cette plaque 13 comprend de préférence une collerette circulaire 15, qui est radialement la plus extérieure et une partie centrale 15' de plus faible épaisseur. Cette géométrie de la plaque 13 permet de tirer parti d'une certaine élasticité de la plaque et, en pratique, tout se passe comme si cette dernière était pressée contre la membrane par un ressort, ce qui assure l'élimination des jeux quelconques qui pourraient résulter du montage des éléments. Cette forme de réalisation de la plaque permet avantageusement d'éviter les infiltrations de liquide entre la surface du piston et la membrane. La plaque 13 comprend encore une partie radialement extérieure 16, définie par un diamètre supérieur à la dimension transversale totale diamètre du piston majorée de l'épaisseur de la membrane. On a constaté que cette partie 16 peut exercer un effet de laminage accentué sur le liquide lorsque le piston est mis en mouvement sous l'action des variations de pression transmises entre les deux commandes hydrauliques. L'effet de laminage, joint à l'utilisation d'un liquide possédant une viscosité déterminée, peut être mis à profit dans certaines applications particulières dans lesquelles on exige un certain degré d'amortissement pour freiner les déplacements cycliques du piston. L'actionneur du dispositif 1 comprend de préférence un piston constitué par une première partie en forme de gobelet suivie d'une deuxième partie 17 de plus petit diamètre. On a observé qu'il était avantageux de donner au piston un diamètre extérieur tel que l'espace compris entre le diamètre extérieur du piston et le diamètre intérieur du cylindre soit compris dans l'intervalle de valeurs allant de 3 à 5 fois l'épaisseur transversale de la membrane. Ainsi qu'on l'a déjà indiqué, la deuxième partie du piston est constituée par une partie 17 de plus petit diamètre présentant la forme d'une tige et qui est guidée par des moyens de centrage appropriés pendant les mouvements du piston. Ces moyens comprennent de préférence un conduit circulaire 17', prévu sur le fond du cylindre, qui joue le rôle d'un élément de centrage et qui est avantageusement revêtu d'une fourrure 18 en résine, en particulier, en polytétrafluoréthylène. Dans la deuxième chambre du cylindre, on peut enfermer un fluide, par exemple, un fluide compressible capable de régulariser la poussée reçue par le piston ou, dans d'autres formes de réalisation, il est possible de placer dans la deuxième chambre un liquide possédant des caractéristiques lubrifiantes pour éviter les éventuels frottements entre la tige et le conduit au centre du cylindre. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 2, on a disposé entre les deux actionneurs un tube en matière polymère dans lequel est noyée une structure résistante particulière. Le tube peut être fait d'une matière élastomère munie d'une structure de renforcement intérieure. Le tube et la structure résistante noyée dans sa paroi sont réalisés de manière à conférer à ce tube des caractéristiques d'absence de dilatation en réponse aux variations de pression du liquide. La structure est en outre choisie de manière à donner un haut degré de flexibilité au tube, qui pourra ainsi prendre des courbures accentuées avec des rayons de courbure descendant jusqu'à 30 mm ou jusqu'à une valeur de même ordre. Le tube comprend de préférence une première partie ou partie la plus intérieure 20 en polyamide, entourée d'une structure de renforcement 21 et d'un recouvrement extérieur 22. Dans une construction préférée, la structure de renforcement 21 peut être réalisée sous la forme d'une unique tresse textile, en particulier en polyester. La couche de revêtement la plus extérieure du tube peut être faite d'une couche de polyuréthane. A son tour, le tube est emmanché sur les extrémités des deux actionneurs 23 et 24 présentant la forme de queues et il est ensuite serré sur ces queues, soit au moyen de colliers, soit par déformation de deux parties terminales 25 de l'actionneur. Les phases de montage des différents éléments du dispositif sont exécutées par des opérations simples. En fait, on assemble les deux parties de l'actionneur, dont l'une est reliée au tube tandis que l'autre est déjà équipée de la membrane, dans un bain d'huile pour éviter les entrées d'air. Le rapprochement des deux parties opposées provoque l'écrasement du talon de la membrane en élastomère de manière à assurer une fermeture parfaitement étanche. Les deux parties sont ensuite fixées l'une à l'autre au moyen d'une virole appropriée 27. L'invention permet d'atteindre tous les buts visés ; en effet, la présence du tube de raccordement et de sa structure résistante, selon la forme particulière de réalisation qui a été décrite plus haut, permet de réunir les deux groupes cylindre-piston en mettant à profit les possibilités de variation de positionnement des deux actionneurs Par ailleurs, les caractéristiques particulières de l'élément de raccordement qui relie les deux actionneurs, facilite encore les opérations de montage du dispositif dans un véhicule automobile et ceci sans compromettre l'intégrité du tube, grâce à la présence de la structure résistante noyée dans sa paroi et qui comprend des matières flexibles mises sous la forme d'une tresse textile. I1 est également évident que l'utilisation d'un piston situé à une certaine distance des parois du cylindre et d'une membrane roulante pour former une chambre étanche permet avantageusement d'éliminer les causes d'infiltration de liquides que, sans celà, on observe rait dans les groupes cylindre-piston équipés d'une garniture d'étanchéité interposée entre le piston et le cylindre. Ceci permet d'éliminer les réservoirs nécessaires au remplissage de liquide qui sont habituels dans la technique anterieure à la présente invention, en réalisant ainsi un ensemble à circuit scellé. En outre, la caractéristique d'un piston dont la différence de dimension, par rapport au diamètre intérieur du cylindre, est calculée en fonction de la valeur de l'épaisseur de la membrane, ainsi qu'on l'a déjà indiqué dans le présent mémoire, permet d'obtenir un déplacement précis du piston ; en effet, on a constaté qu'avec ces largeurs de fente, le liquide assure plus ou moins la fonction d'un film lubrifiant agissant à la façon d'un coussinet de portée qui favorise le roulement de la membrane sur elle-même. Ce coussinet, en combinaison avec les moyens de guidage, détermine un alignement exact et précis du piston, en supprimant les éventuelles causes de coincement. En outre, la présence de moyens de centrage permet de réaliser un piston possédant une section transversale centrale très mince, en pratique, pas plus forte qu'il n'est nécessaire pour assurer la fonction de guidage sur la fourrure prévue au centre du cylindre. Le piston peut donc être composé, ainsi qu'on l'a déjà indiqué plus haut, d'un gobelet mince et creux. En pratique, on obtient une structure d'actionneur extrêmement légère et cette caractéristique, jointe à la légèreté du tube en matière plastique polymère muni d'une tresse de préférence textile, donne une masse oscillante réduite. On obtient de cette façon l'avantage de reporter les conditions de résonance du dispositif vers des fréquences élevées, au-delà de celles que l'on peut rencontrer en marche, en évitant ainsi les vibrations qui seraient dangereuses pour l'intégrité de la structure et en éliminant par conséquent la nécessité de recourir à de fréquents travaux d'entretien. On peut en outre constater que les parties qui forment l'ensemble du dispositif ne sont pas attaquées par les éventuelles substances polluantes présentes dans l'environnement. En effet, les deux cylindres peuvent être réalisés en une matière plastique rigide et, de toute façon, les parties mobiles de ces actionneurs sont enfermées dans ces appareils et sont donc déjà protégées de ce fait. A son tour, le tube de raccordement des actionneurs est muni d'un revêtement extérieur qui met la tresse textile à l'abri des attaques chimiques corrosives et il possède donc une grande durabilité. En conclusion, les caractéristiques précitées garantissent la fiabilité de l'ensemble du circuit, dans une mesure que l'on ne pouvait pas trouver dans la technique antérieure. Bien entendu, diverses modifications et variantes pourront être apportées par l'homme de l'art, notamment par substitution des moyens techniques équivalents, au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans pour celà sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Dispositif destiné à transmettre des forces et des mouvements à distance avec précision, ce dispositif comprenant deux commandes hydrauliques (2, 3) et un liquide d'actionnement et étant caractérisé par la combinaison de deux groupes cylindre-piston (5, 6) munis d'une membrane roulante (7) de façon à former, de part et d'autre de la membrane, deux chambres à volume variable, la première chambre étant occupée par le liquide et la deuxième par un fluide, les premières chambres des cylindres étant reliées par un tube (4) en matière polymère flexible qui comprend une structure de renforcement noyée dans sa paroi, ledit tube ne se dilatant pas lorsqu'il est soumis à la variation de pression du liquide transmise de l'un à l'autre des deux cylindres et pouvant se déformer dans la direction longitudinale pour prendre entre les deux cylindres des configurations curvilignes définies par des rayons de courbure qui peuvent descendre sensiblement jusqu'à 30 mm, cependant que, dans chacun desdits groupes cylindre-piston (5, 6), l'espace compris entre la dimension extérieure maximum du piston et la paroi intérieure du cylindre est situé dans l'intervalle ide valeurs allant de 5 à 3 fois l'épaisseur de la membrane (7), ledit piston (6) comprenant une partie centrale (17) de section réduite et des moyens (17', 18) de guidage et de centrage de ladite partie centrale, qui sont disposés dans ladite deuxième chambre occupée par ledit fluide. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (4) de raccordement entre les deux actionneurs comprend respectivement, de l'intérieur vers l'extérieur, une couche intérieure (20) en polyamide, une couche de renforcement (21) en tresse textile, et un revêtement (22) en polyuréthane. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide contenu à l'intérieur du tube (4) et des actionneurs (2, 3) est une huile à basse viscosité. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite membrane en tissu caoutchouté (7) est pressée avec une pression élastique sur le piston de chaque actionneur par une plaque (13), cette plaque comprenant une collerette (15) placée en contact avec la membrane 17) et une partie centrale (15') de plus faible épaisseur et espacée de la membrane, ladite plaque étant assemblée au piston au moyen d'une vis (14). 5 - Dispositif selon la revendication- 4, caractérisé en ce que ladite plaque (16) comprend une protubérance radiale annulaire (16) appropriée pour définir un étranglement pour le liquide qui est mis en mouvement par les déplacements du piston dans chaque actionneur. 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un fluide lubrifiant enfermé dans la deuxième chambre de chaque actionneur. 7 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage et de centrage (17', 18) comprennent, au centre du fond de chaque actionneur, un conduit (17') revêtu d'une fourrure (18) faite d'une matière à faible coefficient de frottement en contact avec la partie centrale (17) en forme de tige solidaire du piston. 8 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans chaque actionneur, ledit piston (6) comprend une première partie en forme de gobelet, suivie d'une partie centrale (17) de dimensions réduites et destinée à former un élément qui peut coulisser dans le guide (17t, 18) spécialement prévu au fond de chaque actionneur.