Brevet FR2601096A1 — publié le 19880108

Ressort pneumatique. L'invention concerne un ressort pneumatique destiné à supporter un corps oscillant sur une semelle, ce ressort comprenant un soufflet flexible comportant un compartiment intérieur rempli d'air et pouvant, au besoin, être raccordé, par une soupape de réglage, à un réservoir de gaz comprimé ou à l'atmosphère, la soupape de réglage étant actionnée par un piston de réglage qui est sollicité, sur sa face avant, par la pression interne du soufflet flexible et, sur sa face arrière, par un ressort de réglage à caractéristique de flexibilité variable, ce piston assurant également une compensation des fluctuations de pression survenant dans le soufflet flexible sous l'effet des oscillations, par alimentation supplémentaire ou expulsion d'air précomprimé. Un ressort pneumatique du type indiqué ci-dessus est connu d'après DE-OS34 34 658. Selon la forme de réalisation du soufflet flexible, le 20 rappel ainsi engendré du corps oscillant dans sa position centrale initiale est encore peu satisfaisant. L'objet à la base de l'invention est de perfectionner un ressort pneumatique du type indiqué dans l'introduction ci-dessus de façon à assurer un meilleur rappel du corps oscillant dans sa position 260 1096 centrale totalement indépendamment de la configuration du soufflet flexible et des conditions marginales de l'utilisation. Selon l'invention, on réalise cet objet dans un ressort pneumatique du type indiqué dans l'introduction ci-dessus du fait que le piston de réglage de la soupape de réglage est délimité, sur sa face arrière, par une chambre à pression et que le ressort de réglage est formé par un coussin de gaz contenu dans cette chambre à pression, laquelle est raccordée au réservoir de gaz comprimé par une soupape d'admission commandée par des signaux, cette chambre à pression étant, par ailleurs, raccordée à l'atmosphère par une soupape d'échappement commandée 15 par des signaux, tandis qu'un capteur de déplacement est muni d'un générateur de signaux destiné à détecter les déplacements relatifs du corps, tout en étant raccordé,avec conduction de signaux, à la soupape d'admission et à la soupape d'échappement afin d'em20 pêcher une migration du corps hors de sa position centrale. Dès lors, dans la forme de réalisation selon l'invention, la fonction fondamentale de la soupape de réglage utilisée, qui consiste à compenser 25 les fluctuations de pression survenant dans le soufflet flexible sous l'effet des oscillations, est dominée par l'élévation ou la réduction de la pression interne régnant dans le soufflet flexible lorsqu'il se produit des mouvements de migration du corps oscillant hors de sa position centrale. Afin d'empêcher, en l'occurrence, une influence néfaste mutuelle des fonctions, il s'est avéré avantageux de munir le générateur de signaux d'un filtre de fréquences qui ne laisse passer que les oscillations à basse fréquence. De ce fait, la pression moyenne régnant dans la chambre à pression du régulateur de pression ne subit une fluctuation que s'il s'établit un écart de longue durée dans l'attribution centrale mutuelle entre la semelle et le corps. Pour des cas d'appli5 cation dans la construction de machines, des filtres de fréquences ne laissant passer que des fréquences inférieures à 1 Hertz, se sont généralement bien imposés. La chambre à pression de la soupape de 10 réglage peut être raccordée, par une conduite, à une chambre d'accumulation et à une chambre d'aspiration, la chambre d'accumulation et la chambre d'aspiration étant délimitées chacune par une paroi tampon, les deux parois tampons formant des butées 15 de fin de course pour le corps oscillant par lequel elles peuvent être déplacées à l'encontre de la force du ressort en produisant une surpression ou une dépression dans la conduite, la paroi tampon de la chambre d'accumulation formant la butée supé20 rieure de fin de course, tandis que la paroi tampon de la chambre d'aspiration forme la butée inférieure de fin de course du corps. Dans le cadre de la présente demande, comme butée supérieure de fin de course, on désigne toujours la butée de fin de course 25 qui est heurtée lors de la plus faible expansion du soufflet flexible tandis que, comme butée inférieure de fin de course, on désigne celle qui est heurtée lors de l'expansion maximale du soufflet flexible. Grâce à ce système, on peut obvier de 30 manière particulièrement efficace aux mouvements extrêmes du corps oscillant qui, lors d'une mise en service pratique, ne sont fréquemment que d'une durée extrêmement courte, tout en assurant un rappel extrêmement rapide du corps oscillant dans sa posi35 tion centrale. Le principe de fonctionnement adopté consiste à élever de manière surproportionnelle la vitesse normale de réaction du régulateur de pression pendant le temps de contact des butées de fin 5 de course moyennant une élévation ou une réduction correspondante de la pression régnant dans la chambre à pression et de simuler ainsi momentanément l'état d'une élévation ou d'une réduction de la charge statique devant être supportée par le res10 sort pneumatique. Le comportement fondamental du régulateur n'est pas pour autant modifié et, lorsque chaque butée de fin de course est abandonnée, on obtient à nouveau la vitesse initiale de réaction. Après avoir quitté les butées de fin de 15 course, les parois tampons doivent être ramenées dans leur position initiale, ce qui est possible grâce à l'utilisation d'éléments élastiques ou d'une commande séparée. Selon une caractéristique qui s'est avérée particulièrement avantageuse, pour atteindre cet objectif, la paroi tampon de la chambre d'aspiration est formée par un piston d'une unité à piston/cylindre, piston par lequel elle est séparée d'une chambre à ressort, laquelle est raccordée, par une conduite pilote, au compartiment inté25 rieur du soufflet flexible. Les pressions régnant dans la chambre à pression et dans la deuxième chambre de commande ne se différencient l'une de l'autre que dans une mesure insignifiante et il en est de même dans la chambre d'aspiration 13 et la chambre 30 à ressort 18. Toutefois, la surface de piston de la paroi tampon 14, qui délimite la chambre d'aspiration, est réduite d'une valeur égale à la section transversale de la tige de piston par rapport à la surface de piston délimitant la chambre à ressort. 35 Par conséquent, si la butée de fin de course n'est pas actionnée, le piston précité se trouve constamment dans sa position initiale. Une forme de réalisation correspondante est superflue dans le cas de la chambre d'accumulation. Celle-ci est raccordée à la chambre à pression par une conduite et, partant, elle est toujours exposée à une pression élevée, de sorte que la paroi tampon qui ferme la chambre d'accumulation,se trouve constamment dans sa position initiale lorsque la butée de fin de course 10 n'est pas actionnée. En ce qui concerne l'obtention d'une vitesse de réaction particulièrement élevée, selon une caractéristique qui s'est avérée avantageuse, la chambre à pression a un volume qui est inférieur à celui de la chambre d'accumulation ou de la chambre d'aspiration. La différence devrait avantageusement être aussi grande que possible et, déjà dans une forme de réalisation dans laquelle la chambre à pression a un volume qui, au maximum, est égal à la moitié de celui de la chambre d'accumulation ou de la chambre d'aspiration, on atteint une vitesse de réaction nettement plus élevée. Cette vitesse de réaction est nettement supérieure à celle pouvant être atteinte en utilisant des soupapes de commande 25 actionnées électriquement. Des extensions de la conduite entre la chambre d'aspiration et la chambre d'accumulation exercent un effet tout aussi désavantageux qu'un volume trop important de cette conduite. Ces deux caractéristiques doivent être évitées. 30 Les butées de fin de course engendrant une élévation ou une réduction de pression dans la chambre à pression de la soupape de réglage doivent, autant que possible, être heurtées pendant une courte période non seulement en présence de déviations extrêmes du corps oscillant, mais avantageusement déjà au préalable sur un plus grand parcours afin d'éviter ainsi le plus possible l'apparition de déviations extrêmes du corps sous l'effet des oscillations. De ce point de vue, il s'est avéré avan5 tageux de former des chanfreins d'accès sur les butées de fin de course. Ces chanfreins peuvent éventuellement avoir un angle d'inclinaison s'élevant progressivement afin d'obtenir ainsi un accroissement progressif de la vitesse de réaction de la soupape de réglage en présence de déviations extrêmes dues aux oscillations. L'invention sera décrite ci-après plus en détail en se référant au dessin annexé. Dans l'exemple de réalisation illustré, 15 il s'agit de soutenir élastiquement un chassis sur le bras oscillant d'un véhicule automobile. En l'occurrence, dans le cadre de la présente demande, le bras oscillant forme la semelle 2 et le chassis du véhicule, le corps 1. On peut également envisager d'autres applications, par exemple, lorsqu'il s'agit de soutenir élastiquement un siège ou une cabine de conducteur. Le soufflet flexible est habituellement réalisé sous forme d'un soufflet roulant, mais il peut également 25 être remplacé par une unité à piston/cylindre. Le soufflet flexible 3 disposé entre la semelle 2 et le corps 1 est raccordé, par une conduite pilote 19 dans laquelle la circulation peut avoir lieu dans les deux sens, à la première chambre 30 de commande 21 et à la deuxième chambre de commande 22 de la soupape de réglage 4, ainsi qu'à la chambre à ressort 18 de la butée inférieure de fin de course 15. La première chambre de commande 21 est délimitée, d'un côté, par le piston auxiliaire 23 qui est fermé 35 de manière étanche vis-à-vis de la paroi périphérique de la soupape de réglage 4 par une membrane. Sur le côté opposé, la première chambre de commande 21 est délimitée par la soupape de travail 24. Cette dernière comprend une soupape combinée d'admission/ échappement dont les cônes sont pressés sur leur siège, d'une part, par le ressort de pression 25 et, d'autre part, par un poussoir du piston auxiliaire 23. La soupape d'admission 7 est sollicitée par la pression provenant du réservoir de gaz comprimé 17 contenant de l'air précomprimé, tandis que la soupape d'échappement 8 est raccordée à l'atmosphère par la conduite de purge d'air 26 passant, côté échappement, à travers le cône de la soupape de 15 travail 24. Le piston auxiliaire 23 délimite la troisième chambre de commande 27 sur le côté éloigné de la première chambre de commande 21. Cette troisième chambre de commande 27 est raccordée au réservoir 20 de gaz comprimé 17 par une conduite à étranglement 28, introduisant ainsi constamment, dans la troisième chambre de commande 27, un gaz sous une pression élevée. La pression qui en résultes'exerce en même temps sur le cône de la soupape de purge d'air 31 25 qui est raccordée, par la quatrième chambre de commande 29, à la conduite de purge d'air 26. Le cône de la soupape de purge d'air 31 est assemblé rigidement au piston de commande 30 et au piston de réglage 5. Il prend appui sur son 30 siège à l'intervention d'un ressort et il comporte une surface pneumatique active plus petite que celle du piston de réglage 5. Le piston de commande 30 et le piston de réglage 5 sont étanchés vis-à-vis de la paroi de la soupape de réglage 4 au moyen de 35 membranes annulaires. Ils délimitent de part et d'autre la deuxième chambre de commande 22. Sur le côté éloigné de la deuxième chambre de commande 22, le piston de réglage 5 délimite la chambre à pression 6. Cette dernière est raccordée, par la 5 conduite 11, à la chambre d'aspiration 13 et à la chambre à pression 12 de la butée inférieure de fin de course 15 et de la butée supérieure de fin de course 16. En outre, dans la chambre à pression 6, débouchent la soupape d'admission 7 et la soupape 10 d'échappement 8 qui sont raccordées, d'une part, au réservoir de gaz comprimé 17 et, d'autre part, à la conduite de purge d'air 26, tandis qu'elles peuvent être actionnées électriquement par le générateur de signaux 10. Le générateur de signaux 10 15 est raccordé, avec conduction d'électricité, au capteur de déplacement 9 duquel il reçoit un signal d'entrée qui est directement proportionnel à l'attribution relative du corps 1 à la semelle 2. En outre, le corps 1 est pourvu de butées 20 de fin de course 15, 16 qui, en cas de déplacements relatifs extrêmes de la semelle 2,peuvent être déplacées de la position illustrée vers la droite par un galet 32 relié à cette semelle, ces butées de fin de course assurant également un déplacement 25 de la paroi tampon 14 de la chambre d'aspiration 13 ou de la paroi tampon 14 de la chambre d'accumulation 12. Grâce aux chanfreins d'accès 20 s'élevant progressivement, ce déplacement a lieu dans une mesure croissante en fonction du degré réel du dépla30 cement relatif. En ce qui concerne le fonctionnement, on donnera l'exposé ci-après: Dans la situation de départ admise, le système est complètement purgé. Le capteur de déplacement 9 signale, au générateur de signaux 10, un déplacement relatif persistant de la semelle 2 vers le haut et il assure un afflux de gaz précomprimé dans la chambre à pression 6 via la soupape d'admission 7. L'éléva5 tion de pression qui en résulte,donne lieu à un déplacement du piston de réglage 5 vers la gauche et, en même temps,à une fermeture de la soupape de purge d'air 31. L'air qui est en outre acheminé par la conduite à étranglement 28, ne peut pour 10 autant s'échapper et il assure une élévation de pression dans la troisième chambre de commande 27. Cette élévation de pression agit sur le piston auxiliaire 23 qui se déplace vers la gauche et qui soulève, côté admission, le cône de la soupape de 15 travail 24 à l'écart de son siège. L'air venant du réservoir de gaz comprimé 17 peut ainsi affluer dans le soufflet flexible. A mesure que l'élévation de pression progresse dans le soufflet flexible 3, il se produit 20 un mouvement progressif de séparation entre le corps à ressort 1 et la semelle 2. Lorsqu'une position centrale est atteinte, le capteur de déplacement 9 signale, au générateur de signaux 10, la fermeture de la soupape d'admission 7, interrompant ainsi l'afflux complémentaire de gaz précomprimé dans la chambre à pression 6. En cas de hautes vitesses d'afflux dans la chambre à pression 6, la position centrale peut être momentanément dépassée, ce qui est tolérable dans quelques cas, mais inopportun dans 30 d'autres. Dans ce cas, il convient de réduire la vitesse d'afflux, ce qui peut avoir lieu en réduisant la section transversale d'afflux ou par l'introduction dosée de petites quantités d'air. L'élévation progressive de pression dans la chambre 35 à pression 6 jusqu'à un niveau correspondant à la charge à supporter donne finalement lieu à un équilibre des forces sur le piston de réglage 5, équilibre grâce auquel la soupape de purge d'air 31 est ouverte, tandis que la pression régnant dans la troisième chambre de commande 27 est réduite. Le piston auxiliaire 23 effectue un mouvement relatif vers la droite, fermant ainsi la partie d'admission de la soupape de travail 24, tout en interrompant également l'afflux complémentaire de gaz précomprimé 10 dans le soufflet flexible 3. Lorsqu'il se produit un mouvement relatif oscillant entre le corps 1 et la semelle 2, on observe une fluctuation de pression pulsée dans la première chambre de commande 21. Il en résulte un 15 mouvement pulsé correspondant du piston auxiliaire 23, ce qui a pour conséquence d'actionner la soupape de travail 24 en un mode compensant la fluctuation de pression. En cas d'accroissement de la charge à sup20 porter, le capteur de déplacement 9 assure, à l'intervention du générateur de signaux 10, l'alimentation complémentaire de gaz précomprimé dans la chambre à pression 6. De ce fait, la soupape de purge d'air 31 est momentanément fermée avec, pour conséquence, 25 une élévation de pression dans le soufflet flexible 3. L'alimentation complémentaire d'air précomprimé dans le soufflet flexible 3 est interrompue lorsque l'équilibre des forces sur le piston de réglage 5 est à nouveau atteint. En cas de réduction de la charge à supporter, le capteur de déplacement 9 donne lieu, à l'intervention du générateur de signaux 10, à une réduction de la pression dans la chambre à pression 6. De la sorte, la soupape de purge d'air 31 est ouverte 35 avec, pour conséquence, une réduction de pression dans la troisième chambre de commande 27. Il en résulte un déplacement du piston auxiliaire 23 vers la droite, ce qui a pour conséquence d'ouvrir la soupape de sortie renfermée dans 5 la soupape de travail 24 et, ipso facto, de provoquer une réduction de la pression régnant dans le soufflet flexible 3. Cette pression subsiste jusqu'à ce que l'équilibre des forces sur le piston de réglage 5 soit à nouveau présent. Si la semelle 2 subit une compression extrême par rapport au corps 1, la butée supérieure de fin de course 16 est déplacée vers la droite par le galet 32. Le volume de gaz comprimé contenu dans 15 la chambre d'accumulation 12 est ainsi déplacé spontanément dans la chambre à pression 6, ce qui a pour conséquence, une élévation de pression et, partant, une fermeture de la soupape de purge d'air 31 et, ipso facto, une ouverture de la partie d'admission de la soupape de travail 24. De ce fait, la pression régnant dans le soufflet flexible 3 s'élève spontanément et donne lieu à un déplacement relatif de la semelle 2 vers le bas et, par conséquent, à un éloignement croissant à l'écart de la 25 butée supérieure de fin de course 16. Lorsque la butée de fin de course 16 n'est plus sollicitée, la pression régnant encore dans le compartiment de travail 6 donne lieu à un mouvement de rappel de la paroi tampon 14 de la chambre d'ac30 cumulation 12, cette paroi tampon étant formée par un piston. En cas d'un mouvement de séparation extrême entre le corps 1 et la semelle 2, la butée inférieure de fin de course 15 est actionnée par le galet 32 et, par conséquent, la paroi tampon 14 de la chambre d'aspiration 13, qui est formée par un piston, est déplacée vers la droite. Il en résulte une réduction spontanée de pression dans la chambre à pression 6 et, par conséquent, un déplacement du piston de réglage 5 vers la droite. De la sorte, la soupape de purge d'air 31 s'ouvre et donne lieu à une réduction de la pression régnant dans la troisième chambre de commande 27 avec, pour conséquence, un déplacement du piston auxiliaire 23 vers la droite et, ipso facto, 10 une ouverture de la partie d'échappement de la soupape de travail 24. Une réduction spontanée de pression dans le soufflet flexible 3 en est la conséquence et elle donne lieu à une inversion du sens du mouvement 15 relatif entre le corps 1 et la semelle 2. Cette inversion de sens se maintient aussi longtemps que la butée inférieure de fin de course 15 est encore actionnée. Par la suite, le comportement normal du régulateur se rétablit et la paroi tampon 14 est 20 ramenée dans sa position initiale par la pression régnant dans la chambre d'accumulation 12, cette pression concordant avec celle régnant dans la chambre à pression 6. REVENDICATIONS 1. Ressort pneumatique destiné à supporter un corps oscillant sur une semelle, ce ressort comprenant un soufflet flexible comportant un comparti5 ment intérieur rempli d'air et pouvant, au besoin, être raccordé, par une soupape de réglage, à un réservoir de gaz comprimé ou à l'atmosphère, la soupape de réglage étant actionnée par un piston de réglage qui est sollicité, sur sa face avant, par 10 la pression interne du soufflet flexible et, sur sa face arrière, par un ressort de réglage à caractéristique de flexibilité variable, ce piston assurant également une compensation des fluctuations de pression survenant dans le soufflet flexible sous l'effet 15 des oscillations, par alimentation supplémentaire ou expulsion d'air précomprimé, caractérisé en ce que le piston de réglage est délimité, sur sa face arrière, par une chambre à pression (6), tandis que le ressort de réglage est formé par un coussin de 20 gaz contenu dans la chambre à pression (6); la chambre à pression (6) est raccordée au réservoir de gaz comprimé par une soupape d'admission (7) commandée par des signaux, tandis qu'elle est raccordée à l'atmosphère par une soupape d'échappement (8) commandée par des signaux, un capteur de déplace- ment (9) étant pourvu d'un générateur de signaux (10) en vue de détecter les déplacements relatifs du corps (1), tandis qu'il est raccordé, avec conduction de signaux, à la soupape d'admission et à la soupape d'échappement (7, 8) afin d'empêcher une lente migration du corps (1) hors de sa position centrale. 2. Ressort pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre à pression 10 (6) est raccordée, par une conduite (11),à une chambre d'accumulation (12) et à une chambre d'aspiration (13); la chambre d'accumulation et la chambre d'aspiration (12, 13) sont délimitées chacune par une paroi tampon (14); la paroi tampon (14) forme des 15 butées de fin de course (15, 16) pour le corps (1) par lequel elle peut être déplacée à l'encontre de la force du ressort en engendrant une surpression ou une dépression dans la conduite (11), tandis que la paroi tampon (14) de la chambre d'accumulation (12) et la paroi tampon (14) de la chambre d'aspiration (13) forment respectivement la butée supérieure de fin de course (16) et la butée inférieure de fin de course (15) du corps (1). 3. Ressort pneumatique selon la revendica25 tion 2, caractérisé en ce que la paroi tampon (14) de la chambre d'aspiration est formée par un piston d'une unité à piston/cylindre, piston par lequel elle est séparée de la chambre à ressort (18), cette dernière étant raccordée, par une conduite pilote (19),au compartiment intérieur du soufflet flexible (3). 4. Ressort pneumatique selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la chambre à pression (6) a un volume qui est inférieur à celui 35 de la chambre d'accumulation (12) ou de la chambre 260 1096 d'aspiration (13). 5. Ressort pneumatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre à pression (6) a un volume qui, au maximum, est égal à la moitié du volume de la chambre d'accumulation (12) ou de la chambre d'aspiration (13). 6. Ressort pneumatique selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les butées de fin de course (15, 16) comportent des 10 chanfreins d'accès (20) . 7. Ressort pneumatique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les chanfreins d'accès (20) ont un angle d'inclinaison s'élevant progressivement.