Brevet FR2742832A1 — publié le 19970627

L'invention concerne un ressort à fluide sous pression, comprenant un cylindre, un piston coulissant dans le cylindre et délimitant un dispositif à chambres dans le cylindre contenant un fluide sous pression qui a tendance à déplacer une tige de piston raccordée au piston vers l'exté- rieur du cylindre pour la production d'une force externe de manoeuvre, un organe de commande qui peut coulisser lors d'un changement de volume du fluide de travail provoqué par un changement de température, et un dispositif de compen- sation de température destiné à régler le mouvement de l'organe de commande d'une manière qui compense et corrige l'effet sur la force de manoeuvre du changement de tempé- rature du fluide. On connaît déjà un tel ressort par exemple d'après le document GB-A-2 169 685. Dans ce ressort connu, le déplace- ment de l'organe de commande, à la suite de l'augmentation de température, rencontre la résistance d'un corps axiale- ment déformable de compensation ayant une caractéristique forcedéformation qui dépend de la température. Le corps peut être formé d'un élastomère qui se ramollit lorsque la température augmente, ou un ressort hélicoïdal ou un empilement de ressorts en forme de cuvette a été suggéré à la place. Un tel corps de compensation déformable axiale- ment, lorsqu'il est sous forme d'un élastomère, peut pré- senter un phénomène d'hystérésis. En outre, les diverses formes de corps de compensation de température décrites risquent de changer de caractéristique force-déformation en cours d'utilisation et à cause du vieillissement. L'inven- tion a pour objet la solution de ce problème. En conséquence, selon l'invention, le ressort à fluide sous pression tel qu'indiqué précédemment est caractérisé en ce que le dispositif de compensation de température comporte un matériau dont le volume est variable au moins d'une quantité prédéterminée sans augmentation de sa pression de réaction, le mouvement coulissant de l'organe de commande provoquant un changement résultant et correspondant de volume du matériau afin que tout changement de pression du fluide soit compensé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe d'un des ressorts; la figure 2 est une coupe d'un autre des ressorts; la figure 3 est une coupe d'un autre des ressorts; la figure 4 est une coupe d'un autre des ressorts; et la figure 5 est une coupe d'un autre des ressorts. Un ressort à gaz représenté sur la figure 1 comporte un corps cylindrique creux 10 ayant une extrémité fermée 12 portant un organe 14 de montage. L'autre extrémité du corps 10 a un orifice par lequel passe une tige 16 d'un piston coulissant. La tige du piston est guidée par un organe 18 qui est fixé à l'extrémité du corps 10, et un organe 20 d'étanchéité forme un joint étanche aux gaz autour de la tige 16 du piston. La tige 16 du piston porte un piston 22. Le piston 22 a une gorge annulaire 24 dans laquelle est placée une bague d'étanchéité 26, au contact du corps cylindrique 10. Le piston 22 divise l'intérieur creux du corps 10 en deux chambres 28 et 30. La chambre 30 est délimitée, dans cet exemple, dans un corps cylindrique interne 32 placé à l'intérieur du corps cylindrique principal 10 par un épaulement annulaire 34 dirigé vers l'intérieur. En cours de fabrication, les chambres 28 et 30 sont remplies d'un gaz sous pression. Un passage limité de circulation de gaz entre les chambres 28 et 30 est formé par une fente 36 disposée axialement à la périphérie du piston 22, une fente disposée radialement 38 et plusieurs trous axiaux 40. Le gaz peut ainsi circuler entre les chambres 28 et 30, sous la bague d'étanchéité 26, cet écoulement de gaz s'effectuant par la fente 38 de direction radiale et de dimension limitée. La largeur de la gorge 24 est supérieure au diamètre de la bague d'étanchéité 26, si bien que celle-ci peut se déplacer vers l'autre côté de la gorge annulaire 24 (c'est- à-dire vers la droite sur la figure 1). Dans cette position de la bague d'étanchéité 26, la section efficace du passage de circulation de gaz est accrue car la circulation du gaz n'est plus limitée par la fente radiale 38. La tige 16 du piston porte un organe 22 de fixation d'extrémité. Les organes 14 et 42 de fixation sont utilisés pour le raccordement du ressort à gaz entre le châssis du véhicule et l'organe de fermeture destiné à être commandé, par exemple un hayon. Ainsi, l'organe 14 de fermeture peut être fixé de manière pivotante sur le châssis du véhicule et l'organe 42 de fermeture peut être fixé de manière pivotante sur le hayon. Pendant l'utilisation, la pression du gaz à l'intérieur du corps 10 produit une force appliquée au piston 22 et tendant à chasser le piston et la tige 16 en dehors du corps cylindrique, car la pression du gaz de la chambre 28 est appliquée sur une plus grande surface que la pression du gaz de la chambre 30, la pression résultante étant ainsi appli- quée sur la section de la tige 16 du piston. La force résultante soulève donc le hayon et le maintient en position d'ouverture. Lorsque la pression du gaz déplace le piston 22 et la tige 16 vers l'extérieur du corps 10, la force de frottement existant entre la paroi interne du corps 10 et la bague d'étanchéité 26 déplace celle-ci vers la gauche (sur la figure 1) de la gorge annulaire 24. Un passage limité formé entre les chambres 28 et 32 est ainsi réalisé par la gorge 36, la gorge radiale 38, sous la bague d'étanchéité 26 et dans les trous 40. Ce passage permet au gaz d'aller de la chambre 30 à la chambre 38 lorsque le piston se déplace et règle la vitesse de déplacement du piston. Lorsque le hayon doit être fermé, l'utilisateur exerce une pression manuelle descendante sur le hayon et augmente ainsi le poids de celui-ci, chassant la tige du piston à l'intérieur du corps 10. Le mouvement résultant du piston 22 vers la gauche (sur la figure 1) provoque un déplacement de la bague d'étanchéité 26 vers l'extrémité droite de la fente annulaire 24 sous l'action de la force de frottement agissant sur elle. Le gaz peut alors circuler de façon relativement libre sous la bague d'étanchéité 26, de la chambre 28 à la chambre 30 lorsque le piston 22 se déplace vers la gauche (sur la figure 1). Un problème que peuvent poser les ressorts à gaz est dû à l'effet de la température ambiante sur la pression du gaz à l'intérieur du corps cylindrique. Lorsque la tempé- rature ambiante augmente notablement (par exemple en été), la pression du gaz peut augmenter au point qu'il est diffi- cile de fermer le hayon. Par temps froid ou la nuit, la pression du gaz peut être réduite à un point tel qu'elle ne suffit pas pour l'ouverture du hayon ou pour son maintien en position d'ouverture en toute sécurité. Le ressort à gaz de la figure 1 comporte un dispositif destiné à assurer la com- pensation des effets de la température, comme décrit dans la suite. Comme l'indique la figure 1, le ressort à gaz comporte un second piston 44 ayant une bague d'étanchéité 46. Le piston 44 peut coulisser entre l'extrémité fermée 12 du corps cylindrique 10 et une limite déterminée par un épaule- ment annulaire 48 tourné vers l'intérieur, et délimite ainsi une chambre supplémentaire 50 dans le corps cylindrique 10. La chambre 50 est remplie d'un matériau hétérogène 52 cons- titué de matériaux poreux indiqués par la référence 54 et d'un liquide 56. Le matériau 52 a une caractéristique telle que son volume peut être réduit (jusqu'à une valeur maximale prédéterminée) sans augmentation de sa force de réaction. En fait, lorsque le matériau 52 est comprimé, une plus grande proportion du liquide 56 se loge dans les matériaux poreux 54. En cas d'augmentation de la température ambiante autour du ressort à gaz, par exemple en été, le gaz des chambres 28 et 30 a tendance se dilater et déplace le piston 44 vers l'extrémité fermée 12 du corps cylindrique. Etant donné que la réduction résultante de volume du matériau 52 ne provoque pas une augmentation de sa pression de réaction (comme décrit précédemment), le volume efficace des chambres 28 et 30 augmente et compense exactement l'effet de la température plus élevée sur le gaz. En conséquence, la plus grande température n'élève pas la pression du gaz dans le corps cylindrique 10. En conséquence, de cette manière, le piston 44 et le matériau 52 suppriment ou réduisent la variation de la pression du gaz du ressort à gaz avec la température. Pour que le piston 44 et le matériau 52 permettent une compensation efficace de la température dans toute la plage de variation de température qui peut se produire, la pres- sion initiale du gaz dans les chambres 28 et 30 est choisie pour qu'elle suffise à l'ouverture du hayon et à son main- tien en position d'ouverture aux plus faibles pressions ambiantes qui risquent de régner. Le piston 44 et le maté- riau 52 coopèrent ainsi au maintien de la pression du gaz à cette valeur lorsque la température ambiante augmente. Dans le ressort à gaz de la figure 2, les éléments correspondant à ceux de la figure 1 portent les mêmes réfé- rences. Il apparaît ainsi que la construction du piston 22 et des parties associées est la même que sur la figure 1. Dans ce cas, l'ensemble de compensation de température est différent. Le matériau 52 est logé dans une chambre 60 d'un corps cylindrique séparé 62, la chambre 60 étant déli- mitée par le piston 44 et la bague d'étanchéité 46. Un piston supplémentaire 64, ayant une bague d'étanchéité 66, se déplace dans le corps cylindrique 10 lors des changements de la pression du gaz dans les chambres 28 et 30 sous l'action des changements de température. Le déplacement de ce piston 64 est transmis au piston 44 et provoque un déplacement correspondant du piston 44 sous l'action du fluide hydraulique 67. L'extrémité 12 du corps cylindrique n'est pas fermée dans le ressort à gaz de la figure 2, mais a un orifice permettant le logement d'une unité 68 de connexion de fluide ayant une bague d'étanchéité 70. L'unité 68 supporte l'organe 14 de fixation et contient un passage 72 de fluide relié par un tube 74 à une unité correspondante 73 de raccord de fluide coopérant de façon étanche à l'extrémité du corps cylindrique 62 par une bague d'étanchéité 78. Le fonctionnement du ressort à gaz représenté sur la figure 2 est le même que celui du ressort à gaz de la figure 1, le matériau 52 compensant les effets de la variation de température sur le volume du gaz. La disposition de la figure 2 présente un avantage en ce que le volume disponible pour le matériau 52 de compensation de température peut être accru sans augmentation de la dimension du ressort à gaz. Les éléments du ressort à gaz de la figure 3 qui correspondent à ceux de la figure 1 portent des références identiques. Le ressort à gaz représenté sur la figure 3 diffère de celui de la figure 1 en ce qu'il comprend un ressort 79 de compression agissant entre la tête du piston 22 et un anneau 80 fixé afin qu'il ne puisse pas se déplacer dans le corps cylindrique 10. Le ressort 79 provoque une variation de la force produite par le ressort à gaz lors du mouvement d'ouverture. Ainsi, il accroît la force produite lorsque commence le mouvement d'ouverture, mais l'augmentation de force diminue alors. Un orifice 81 de l'anneau 80 transmet les variations de pression du gaz dans les chambres 28 et 30 au piston 44, si bien que le matériau 52 assure une compensation de température de la manière déjà décrite. Dans le ressort à gaz de la figure 4, le piston 22 a une construction analogue de façon générale à celle des figures 1 à 3. Cependant, dans le ressort à gaz de la figure 4, il sépare l'intérieur du corps 10 en deux chambres 84 et 86 qui sont remplies d'un fluide hydraulique à la place d'un gaz. La chambre 86 est délimitée entre le piston 22 et un piston supplémentaire 88 qui peut coulisser sur la tige du piston 16 et qui coopère de façon étanche avec le piston 16 par une bague d'étanchéité 90 et qui coopère de façon étanche avec l'intérieur du corps cylindrique 10 par une bague d'étanchéité 92. Le piston 88 forme donc une chambre 94 qui est remplie d'un gaz sous pression. L'ensemble de compensation de température comprenant le piston 44 et le matériau 52 est réalisé de la même manière que sur les figures 1 et 3. Lors du fonctionnement, la pression du fluide hydrau- lique dans les chambres 84 et 86 a tendance à chasser le piston 22 et la tige 16 vers l'extérieur du corps 10. Lorsque le piston 22 se déplace vers la droite (sur la figure 4), le fluide hydraulique peut passer de la chambre 86 à la chambre 84 par le passage de dimension limitée formé par la fente 36, la fente radiale 38 et les trous axiaux 40, de la manière déjà décrite, et une force est produite et soulève le hayon. La force résultante a tendance à déplacer le piston 88 vers la droite en comprimant ainsi le gaz à l'intérieur de la chambre 94. Lorsque le hayon est abaissé, par une force manuelle appliquée sur lui, le piston 22 se déplace vers la gauche si bien que la bague d'étanchéité 26 se déplace vers la droite de la gorge annulaire 24 sous l'action de la force de frottement. Ceci permet la circu- lation d'une plus grande quantité de fluide hydraulique dans le passage limité, celui-ci n'étant plus limité par la dimension de la gorge radiale 38, et du fluide hydraulique peut ainsi aller de la chambre 84 à la chambre 86. Lorsque la température ambiante varie et a tendance à augmenter le volume de gaz (et, dans une moindre mesure, le volume du fluide hydraulique), la pression appliquée au piston 44 déplace celui-ci vers l'extrémité fermée 12 du cylindre. Comme indiqué précédemment, ce déplacement du pis- ton 44 ne provoque pas la production d'une plus grande pression dans le matériau 52 et l'effet de la température sur le fluide hydraulique et sur le gaz est ainsi éliminé ou réduit au minimum. Dans le ressort à gaz de la figure 5, les éléments correspondant à ceux des autres figures portent des réfé- rences correspondantes. Dans le ressort à gaz de la figure 5, la tige 16 du piston est remplacée par une tige 16A qui est creuse et qui a un piston coulissant 100 muni d'une bague d'étanchéité 102. Le piston 100 divise l'intérieur de la tige 16A en deux chambres 104 et 106. La chambre 104 communique avec la chambre 30 par un trou 108. Le piston 22 est réalisé de la même manière que sur les autres figures, et il divise l'intérieur creux du corps cylindrique 10 en chambres 28 et 30. La chambre 106 formée dans la tige 16A du piston est remplie du matériau 52 de compensation de température. Comme indiqué précédemment, les chambres 28 et 30 sont remplies d'un gaz sous pression. Le gaz agit sur la tige 16 et a tendance à la déplacer vers l'extérieur du corps 10 d'une manière déjà décrite, si bien que le hayon est sou- levé. L'abaissement du hayon est réalisé de la manière déjà décrite. Le passage du gaz entre les chambres 28 et 30 est réalisé de la même manière que sur les autres figures. En cas d'augmentation de température, le volume du gaz dans les chambres 28, 30 et 104 a tendance à augmenter si bien que le piston 100 est chassé vers la droite (sur la figure 5) et le volume du fluide 52 de compensation de température est réduit. Comme cette réduction de volume ne provoque pas une augmentation de pression, l'effet résultant est qu'une tendance quelconque de la température accrue à augmenter la pression du gaz dans le ressort à gaz est éliminée ou réduite au minimum comme indiqué précédemment. Dans une variante, le matériau hétérogène 52 peut être remplacé par un fluide hydraulique normal dans lequel est placé un sachet flexible contenant le matériau hétérogène 52; celui-ci peut par exemple être incorporé à un sachet formé de polyéthylène flexible. Cette disposition permet une réduction de la quantité du matériau hétérogène 52 lorsque la variation nécessaire de volume est faible. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux ressorts qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Ressort à fluide sous pression, comprenant un cylindre (10), un piston (22) coulissant dans le cylindre (10) et délimitant un dispositif à chambres (28, 30; 28, 30, 104; 84, 86, 94) dans le cylindre (10) contenant un fluide sous pression qui a tendance à déplacer une tige de piston (16; 16A) raccordée au piston (22) vers l'extérieur du cylindre (10) pour la production d'une force externe de manoeuvre, un organe de commande (44; 100) qui peut coulis- ser lors d'un changement de volume du fluide de travail provoqué par un changement de température, et un dispositif (52) de compensation de température destiné à régler le mouvement de l'organe de commande (44; 100) d'une manière qui compense et corrige l'effet sur la force de manoeuvre du changement de température du fluide, caractérisé en ce que le dispositif de compensation de température comporte un matériau (52) dont le volume est variable au moins d'une quantité prédéterminée sans augmentation de sa pression de réaction, le mouvement coulissant de l'organe de commande (44; 100) provoquant un changement résultant et correspon- dant de volume du matériau (52) afin que tout changement de pression du fluide soit compensé. 2. Ressort selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre (10) a une première extrémité (18) par laquelle passe la tige (16) du piston de manière étanche et coulissante, et une seconde extrémité opposée (12), le piston (22) divisant l'intérieur du cylindre (10) en une première et une seconde chambre principale (28, 30) formant le dispositif à chambres, la première chambre principale (28) étant placée entre la seconde extrémité (12) du cylindre (10) et le piston (22) et la tige (16) de piston passant dans la seconde chambre principale (30), la première et la seconde chambre principale (28, 30) étant intercon- nectées par un dispositif délimitant un passage limité (38, 40) de circulation de fluide permettant au fluide de passer de la seconde chambre principale (30) à la première chambre principale (28) lors du déplacement de la tige de piston (16) vers l'extérieur du cylindre (10), et permettant la circulation du fluide vers la première chambre principale (28) et vers la seconde chambre principale (30) lorsque la tige de piston se déplace vers l'intérieur du cylindre (10) sous l'action d'une force appliquée depuis l'extérieur à la tige de piston (16) en sens opposé au sens appliqué par la force de manoeuvre. 3. Ressort selon la revendication 2, caractérisé par un dispositif à soupape (26) commandé automatiquement par le sens de déplacement du piston (22) dans le cylindre (10) lors du déplacement de la tige (16) du piston, et destiné à permettre la circulation d'un plus grand débit de fluide dans le passage (36, 40) lorsque la tige de piston (16) se déplace vers l'intérieur du cylindre (10). 4. Ressort selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif à soupape comporte un dispositif d'étan- chéité (26) destiné à former un joint d'étanchéité entre le piston (22) et le cylindre (10), le dispositif d'étanchéité (26) pouvant être déplacé globalement sous l'action d'une force de frottement qui lui est appliquée lors du déplacement du piston (22), le déplacement du dispositif d'étanchéité (26) étant réalisé entre une position dans laquelle le dispositif d'étanchéité (26) bouche partielle- ment le passage limité (36, 40) et une position dans laquelle il est dégagé du passage limité (36, 40). 5. Ressort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par une chambre de compensation (50; 60; 106) comprenant ledit matériau (52), et en ce que le déplacement de l'organe de commande (44; 100) change le volume de la chambre de compensation (50; 60; 106). 6. Ressort selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit matériau (52) est placé à l'intérieur d'une enceinte à paroi flexible qui est elle-même placée dans le fluide hydraulique présent dans la chambre de compensation (50; 60; 106). 7. Ressort selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la chambre (50) de compensation de température est délimitée dans le cylindre (10) et est placée entre sa seconde extrémité (12) et l'organe de commande (44) qui peut coulisser de manière étanche dans le cylindre (10) et qui délimite lui-même une partie de la paroi de la première chambre principale (28) et une partie de la paroi de la chambre (50) de compensation de température. 8. Ressort selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la chambre (60) de compensation de température est séparée du cylindre (10) et comporte un corps creux (62) dans lequel un organe de commande (44) peut coulisser de manière étanche, et un dispositif (64, 67, 74) de trans- mission de pression, commandé par une augmentation de volume du fluide dans le cylindre (10) à la suite d'une augmen- tation de la température qui provoque une augmentation du volume, déplace l'organe de commande (44) dans le sens qui a tendance à réduire le volume de la chambre (60) de compen- sation de température. 9. Ressort selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif (64, 67, 74) de transfert de pression comporte un coulisseau (64) qui peut coulisser de manière étanche dans le cylindre (10) entre le piston (22) et la seconde extrémité (12) du cylindre (10) pour délimiter une chambre (67) de transfert de pression contenant un fluide hydraulique, et un dispositif (74) raccordant le fluide hydraulique de manière qu'il déplace l'organe de commande (44) dans le sens qui a tendance à réduire le volume de la chambre (60) de compensation de température. 10. Ressort selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la tige (16A) du piston est creuse, et l'organe de commande (100) est monté afin qu'il puisse se déplacer par coulissement de manière étanche à l'intérieur creux de la tige (16A) du piston et qu'il sépare l'intérieur de la tige (16A) du piston en une chambre (106) de compensation de température et une chambre supplémentaire (104) qui commu- nique avec la seconde chambre principale (30). 11. Ressort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide de travail est un gaz. 12. Ressort selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le fluide de travail est un fluide hydraulique et un gaz. 13. Ressort selon la revendication 12, caractérisé en ce que le fluide de travail est un fluide hydraulique remplissant la première et la seconde chambre (84, 86), et un gaz sous pression remplissant une chambre auxiliaire (94) qui est délimitée dans le cylindre (10) entre sa première extrémité (18) et un organe (88) coulissant dans la tige (16) du piston et coopérant de manière étanche avec la tige (16) du piston et à l'intérieur du cylindre (10). 14. Ressort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un ressort mécanique (79) placé dans le cylindre (10) et destiné à augmenter la force de travail, le ressort mécanique (79) agissant sur le piston (22). 15. Ressort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau est un matériau hétérogène (52) contenant des matériaux poreux (54) et un liquide (56).