Brevet FR2770272A1 — publié le 19990430

AMORTISSEUR HYDRAULIOUE AVEC COMPENSATION PAR MEMBRANE ELASTIOUE La présente invention concerne un amortisseur plus particulièrement destiné à servir d'élément de fin de course absorbant l'énergie et pouvant être utilisé dans toute activité nécessitant l'arrêt de masses en mouvement comme, par exemple, la fermeture de portes automatiques, les butées de convoyeurs, la robotique, les machines-outils, les appareils de musculation et autres, tels que des éléments de presse. ll existe de nombreux types d'amortisseurs et notamment des amortisseurs dont la compensation des volumes s'effectue à l'aide d'un dispositif à membrane souple comme, par exemple, dans le brevet français 2 274 834. Cependant, la construction de ces dispositifs s' avère délicate et rend parfois le dispositif fragile ou peu résistant selon la sollicitation qu'il subit. De tels dispositifs présentent également des problèmes de fiabilité et sont généralement compliqués à mettre en oeuvre. Par ailleurs, dans d'autres amortisseurs, la compensation des volumes s'effectue à l'aide d'un système de piston séparant une chambre à gaz d'une chambre à huile, ainsi qu'à l'aide d'un dispositif de rappel élastique, comme le décrit la demande de brevet française n" 95 15096 de la demanderesse. Toutefois, ce système reste relativement onéreux et délicat à mettre en oeuvre puisque le piston ainsi que la chambre doivent être usinés de manière très précise, de manière à être parfaitement étanches et donc à éviter toute fuite d'huile vers le gaz ou inversement. Ainsi, la présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités des amortisseurs de l'état de la technique grâce à des moyens simples, efficaces, fiables et faciles à mettre en oeuvre. L'invention concerne également un perfectionnement du dispositif d'amortissement proprement dit et en particulier des moyens de réglage de la capacité d'amortissement, de façon à obtenir un amortisseur capable de s'adapter aisément à de multiples conditions d'utilisation différentes. Ainsi, selon sa caractéristique principale, l'amortisseur selon l'invention est du type comportant un corps d'amortisseur à l'intérieur duquel se trouve une chambre de compression principale dans laquelle un piston peut coulisser à l'encontre d'un dispositif hydraulique d'amortissement utilisant un fluide hydraulique d'amortissement et un dispositif de compensation des volumes, et est caractérisé en ce que le dispositif de compensation des volumes est constitué par une chambre de compensation secondaire à l'intérieur de laquelle est disposée une membrane souple formant une paroi périphérique de révolution afin de délimiter à l'intérieur de la chambre de compensation une enceinte interne hermétique située à l'intérieur de la membrane et une enceinte externe hermétique située dans la chambre de compensation à l'extérieur de la membrane, l'une des enceintes comportant un gaz tel que de l'air, par exemple, tandis que l'autre enceinte comporte du fluide d'amortissement et est reliée à la chambre de compensation principale. Selon une caractéristique complémentaire de l'amortisseur selon l'invention, le fluide est disposé dans l'enceinte interne, tandis que le gaz est disposé dans l'enceinte externe. Selon une autre caractéristique, la pression du gaz à l'intérieur de son enceinte est comprise entre 5 bar et 20 bar lorsque l'amortisseur est en position de détente. Selon une variante d'exécution de l'amortisseur selon l'invention, la membrane souple est réalisée dans un matériau étanche et souple tel qu'un élastomère de type "VITON". Selon un mode de réalisation de l'amortisseur selon l'invention, celui ci est caractérisé en ce la membrane souple est montée sur deux pièces d'extrémité délimitant la chambre secondaire, lesdites pièces étant fixées dans le corps de l'amortisseur et présentant chacune un embout sur lequel vient se fixer la membrane par emmanchement. Selon un autre mode de réalisation, la membrane souple est montée dans la chambre de compensation secondaire par emmanchement autour d'une pièce d'extrémité formée par une tige centrale portant à ses extrémités deux embouts. Selon une caractéristique complémentaire de l'amortisseur selon l'invention, celui ci est caractérisé en ce que la membrane souple est de forme conique, ses dimensions diminuant longitudinalement d'avant en arrière. Selon un perfectionnement de l'amortisseur selon l'invention, celui ci comporte des moyens de réglage du dispositif d'amortissement. Selon ce perfectionnement, les moyens de réglage sont obtenus grâce à la chambre de compression principale qui est constituée par une chambre d'amortissement solidaire du corps, à l'intérieur de laquelle une préchambre mobile est disposée de manière réglable longitudinalement, de manière à permettre la création et la gestion d'une fuite du fluide d'amortissement. Selon un mode d'exécution de ce perfectionnement de l'amortisseur selon l'invention, les moyens de réglage comportent une mollette de réglage destinée à commander Ie positionnement longitudinal réglable de la préchambre mobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre au regard des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. Les figures la à 7b illustrent différents modes d'exécution de l'amortisseur selon l'invention et de son perfectionnement. Les figures la à 4 illustrent deux modes de réalisation de l'amortisseur et de ses moyens de compensation des volumes. La figure la illustre en coupe longitudinale un premier mode de réalisation de l'amortisseur en position de détente. La figure lb représente dans une vue similaire à la figure la le même amortisseur en position de compression. La figure 2 représente ce premier mode de réalisation de l'amortisseur en coupe transversale selon AA. La figure 3a illustre un second mode de réalisation de l'amortisseur en position de détente en coupe longitudinale. La figure 3b représente dans une vue similaire à la figure 3a le même amortisseur en position de compression. La figure 4 représente en coupe transversale selon BB le second mode de réalisation de l'amortisseur. Les figures 5 à 7b illustrent deux variantes d'exécution du perfectionnement de l'amortisseur selon l'invention. La figure 5 illustre schématiquement en coupe longitudinale une variante d'exécution du perfectionnement. La figure 6 représente une autre variante d'exécution de l'amortisseur en coupe longitudinale. Les figures 7a et 7b illustrent respectivement en coupe longitudinale deux positions longitudinales possibles de la préchambre mobile selon cette autre variante. Selon l'invention, l'amortisseur (1) est constitué d'un corps (2), par exemple de forme cylindrique, équipé d'une chambre de compression principale (3) à l'intérieur de laquelle un piston principal (4) porté par sa tige de piston peut coulisser pour se déplacer en translation d'avant (AV) en arrière (AR) et inversement. Ledit coulissement s'effectue selon un axe (XX') général de révolution de l'amortisseur (1) et se produit lors de la compression de l'amortisseur, de l'avant (AV) vers l'arrière (AR), à l'encontre d'un dispositif hydraulique d'amortissement (5) qui transforme l'énergie cinétique du piston (4) en énergie thermique d'un fluide hydraulique d'amortissement (6) contenu dans le corps (2) de l'amortisseur (1), ladite énergie thermique étant dispersée ensuite dans l'air par le biais de l'échauffement dudit corps (2). Ledit amortisseur (1) est également équipé d'un dispositif de compensation des volumes (7) permettant de compenser le volume pris au fluide (6) par la tige de piston lors de la compression et le volume laissé ensuite par le retrait de la tige de piston audit fluide (6) lors de la détente. Afin de permettre le retour du piston (4) vers sa position de repos, il est prévu un dispositif élastique de rappel destiné à provoquer le coulissement du piston vers la position de détente de l'amortisseur lorsque la charge est retirée. Notons que le dispositif de rappel peut, par exemple, être confondu avec le dispositif de compensation des volumes (7). Selon l'invention et comme le montre les figures la à 4, le dispositif de compensation des volumes (7) est constitué par une chambre de compensation secondaire (8) à l'intérieur de laquelle une membrane souple (9) est disposée afin de séparer le volume interne de la chambre (8) en une enceinte interne (10) hermétique et une enceinte externe (11) hermétique également. L'une desdites enceintes est destinée à être emplie de gaz (12) tel que de l'air, tandis que l'autre enceinte est en liaison avec la chambre de compensation principale .(3) et comporte du fluide hydraulique d'amortissement (6) comme le montre la figure 2. Le corps (2) de l'amortisseur (1) est de forme cylindrique et est évidé selon son axe (XX') de révolution par un trou longitudinal cylindrique se divisant en trois portions successives - une portion avant destinée à recevoir une bague de guidage et d'étanchéité (18), - une portion médiane destinée à recevoir la chambre de compression principale (3), - une portion arrière, appelée chambre secondaire de compensation (8), destinée à recevoir le dispositif de compensation des volumes (7). La portion avant est donc munie d'une bague de guidage (18) permettant le guidage du coulissement de la tige de piston solidaire du piston principal (4), ladite bague servant également à réaliser l'étanchéité de l'amortisseur (1) dans la portion avant selon des moyens d'étanchéité tels qu'un joint torique et des bagues élastiques. Par ailleurs, la bague est retenue dans la portion avant grâce à une rondelle élastique plus communément appelée circlip. La chambre secondaire (8) est munie d'une membrane souple (9) ou manchon qui forme une paroi périphérique de révolution autour de l'axe de révolution de l'amortisseur (XX') et qui est fixée aux extrémités avant et arrière (8a, 8b) de la chambre (8). Elle délimite ainsi les deux enceintes interne et externe (10, 11) destinées à permettre la compensation des volumes comme le montre les figures la et lb. Selon les modes de réalisation préférés, la membrane souple (9) est réalisée dans un matériau étanche souple et élastique, tel que certaines matières plastiques, par exemple, et peut, notamment, être avantageusement réalisée en élastomère de type "VITON". Selon ces modes de réalisation préférés du dispositif illustrés figure la à 4, le fluide d'amortissement est situé avantageusement dans l'enceinte interne (10). Ainsi lors de la compression de l'amortisseur (1), le fluide de la chambre principale (3) est laminé, puis amené dans l'enceinte interne (10) qui augmente de volume sous la pression jusqu'à ce que la pression du gaz (12) de l'enceinte externe (11) arrive au point d'équilibre ;lorsque la charge est enlevée du piston (4), la pression au sein de l'enceinte externe (11) provoque le retour du fluide (6) vers la chambre principale (3) et amène le piston (4) et sa tige dans sa position de détente. Selon un premier mode d'exécution, la membrane souple (9) est fixée aux extrémités (8a, 8b) de la chambre secondaire (8) sur deux pièces d'extrémité distinctes (14, 15) solidaires du corps d'amortisseur (2), comme le montre les figures la, lb et 2. La pièce d'extrémité avant (14) comporte un alésage interne (16) qui permet de relier l'enceinte interne (10) à la chambre de compression principale (3) pour permettre au fluide (6) de s'écouler entre les deux, tandis que la pièce d'extrémité arrière (15) comporte un orifice de remplissage (17) par lequel on introduit le fluide (6) lors de l'assemblage de l'amortisseur (1), ledit orifice étant bouché par une vis de purge, par exemple. Selon ce mode d'exécution, la membrane (9) est fixée par emmanchement sur les pièces d'extrémité (14, 15) qui possèdent chacune de manière connue en soi un embout de forme adapté. L'amortisseur (1) comporte, de plus, une pièce d'extrémité complémentaire (19) destinée à fermer entièrement le trou longitudinal du corps d'amortisseur (2), ladite pièce d'extrémité comportant avantageusement une valve de remplissage (22) destinée à la mise sous pression de l'enceinte externe (11). Notons que, selon ce mode d'exécution ou certaines variantes décrites ultérieurement, les moyens d'amortissement de la chambre de compression principale peuvent être constitués de manière connue en soi par un dispositif du type de celui décrit dans la demande de brevet français n" 95 15096 de la demanderesse. Par ailleurs, la chambre de compensation secondaire (8) peut comporter une chemise interne (21) destinée d'une part à verrouiller le positionnement de la membrane (9) au niveau de son emmanchement sur les pièces d'extrémité (14, 15) et d'autre part à permettre le cheminement du gaz (12) de l'enceinte externe (11) vers la valve (22) de la pièce d'extrémité complémentaire (19) par l'intermédiaire d'un orifice de passage (23). Selon une deuxième variante d'exécution illustrée figure 3a, 3b et 4, la membrane souple (9) est fixée aux extrémités (8a, 8b) de la chambre de compensation (8) sur une même pièce d'extrémité (30) qui comporte deux embouts avant et arrière (31, 32) reliés par une tige centrale (33), destinés à permettre la fixation du manchon (9) de façon similaire à celle précédemment décrite avec la chemise interne (21). L'embout avant (31) contient au moins un canal de passage (34) du fluide reliant la chambre principale (3) à l'enceinte interne (10) de la chambre secondaire (8). Notons par ailleurs que le manchon (9) est avantageusement de forme légèrement conique, de manière à ce que ses dimensions diminuent longitudinalement selon l'axe (XX') avantageusement de l'avant vers l'arrière, la conicité étant obtenue par la différence des diamètres extérieurs des pièces d'extrémités (14, 15). Notons que, lors de l'assemblage de l'amortisseur, la conicité de la forme de la membrane souple (9) permet d'emmancher celui-ci de manière aisée autour de la pièce d'extrémité (30) de sa tige centrale (33) et de ses embouts (31, 32). L'embout arrière comporte un canal de remplissage (35) permettant d'introduire le fluide (6) dans l'enceinte interne (10), ledit canal pouvant être obturé par une vis de purge (36). Selon cette variante, l'amortisseur comporte également une pièce d'extrémité complémentaire (19), une chemise interne (21) et une configuration de l'enceinte externe (11) du type de celle décrite dans le mode d'exécution précédent. 11 va de soi que le dispositif de compensation (7) formé par la chambre secondaire (8) peut être disposé longitudinalement dans le prolongement de la chambre principale tel qu'il est décrit précédemment ou peut dans une variante non représentée être disposé de manière radiale, par exemple. De même, les différents canaux ou orifices destinés à permettre au fluide et au gaz de circuler dans les différentes chambres pourraient être différents en nombre et en forme, ou posséder une configuration différente avec, par exemple, le gaz dans l'enceinte interne et le fluide dans l'enceinte externe, sans pour autant sortir du champ de protection revendiqué de l'invention. Par ailleurs, l'invention concerne également un perfectionnement de l'amortisseur (1) destiné à améliorer la faculté d'adaptation de celui ci à son environnement en permettant un réglage des moyens d'amortissement situés dans sa chambre de compression principale. Notons de plus que ce perfectionnement pourrait également être considéré comme une invention en soi. Selon ce perfectionnement et comme le montre les figures 5 à 7b, les moyens d'amortissement sont constitués par une chambre principale (3) à l'intérieur de laquelle s'effectue le laminage du fluide d'amortissement (6). La chambre principale (3) est avantageusement composée d'une préchambre mobile (3a) disposée réglable par rapport à une chambre d'amortissement (3b). Selon le mode de réalisation préféré de ce perfectionnement illustré figures 6, 7a et 7b, la chambre d'amortissement (3b) est de forme cylindrique ouverte vers l'avant et est fixée longitudinalement dans le corps de l'amortisseur (2), tandis qu'une préchambre mobile (3a) cylindrique de dimension inférieure ouverte vers l'arrière peut être positionnée longitudinalement dans la chambre d'amortissement (3b) grâce à des moyens de réglage (MR). Ainsi, le réglage de la position longitudinale de la préchambre permet d'obtenir une fuite (50) de fluide hydraulique au fond de la chambre d'amortissement (3b) entre celle-ci et l'extrémité arrière de la paroi de la préchambre (3a). n va de soi que, selon ce perfectionnement, le laminage du fluide d'amortissement peut s'effectuer de manière connue en soi dans des orifices de laminage du piston (4) ou entre la paroi périphérique externe du piston (4) et celles de la préchambre mobile tel que décrit dans la demande de brevet 95 15096 de la demanderesse. La préchambre mobile (3a) comporte un orifice dans sa partie avant afin de permettre au fluide laminé de s'échapper afin de passer dans des canaux de passage longitudinaux (42) situés de manière connue en soi entre la paroi externe de la chambre d'amortissement (3b) et la paroi interne du corps (2) pour se diriger vers la chambre de compensation secondaire (8). Selon ce mode de réalisation, les moyens de réglage (MR) sont constitués par une mollette de réglage (40) disposée avantageusement à l'extrémité avant de l'amortisseur et dont le filetage externe (41) coopère, par exemple, avec un filetage interne de la bague de guidage (18) fixe longitudinalement, ladite mollette (40) entraînant dans son positionnement longitudinal la préchambre mobile (3a). Ces moyens de réglage (MR) permettent avantageusement de gérer l'importance de la fuite (50) du fluide (6) qui remonte vers l'avant de l'amortisseur entre la paroi de la préchambre (3a) et celle de la chambre d'amortissement (3b) pour rejoindre les canaux de passage longitudinaux (42). Selon une variante d'exécution possible de ce perfectionnement illustrée figure 5, la chambre d'amortissement (3b) présente une configuration identique, tandis que la préchambre est de forme cylindrique fermée en partie à l'arrière par une paroi annulaire (45) présentant donc un orifice de fuite (46). La fuite peut, de plus, être gérée entre ladite paroi (45) et le fond (47) de la chambre d'amortissement (3b) par des rondelles de type Belleville (48) en fonction de leur écrasement, ledit écrasement étant provoqué par le positionnement longitudinal de la préchambre, tel que décrit précédemment. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons. REVENDICATIONS 1. Amortisseur (1) du type comportant un corps d'amortisseur (2) à l'intérieur duquel se trouve une chambre de compression principale (3) dans laquelle un piston (4) peut coulisser à l'encontre d'un dispositif hydraulique d'amortissement (5) utilisant un fluide hydraulique d'amortissement (6) et un dispositif de compensation des volumes (7), caractérisé en ce que le dispositif de compensation des volumes (7) est constitué par une chambre de compensation secondaire (8) à l'intérieur de laquelle est disposée une membrane souple (9) formant une paroi périphérique de révolution afin de délimiter à l'intérieur de la chambre de compensation une enceinte interne (10) hermétique située à l'intérieur de la membrane (9) et une enceinte externe (11) hermétique située dans la chambre de compensation (7) à l'extérieur de la membrane (9), l'une des enceintes (10, 11) comportant un gaz (12) tel que de l'air, par exemple, tandis que l'autre enceinte comporte du fluide d'amortissement (6) et est reliée à la chambre de compensation principale. 2. Amortisseur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide (6) est disposé dans l'enceinte interne (10), tandis que le gaz (12) est disposé dans l'enceinte externe (11). 3. Amortisseur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce la pression du gaz (12) à l'intérieur de son enceinte (10, 11) est comprise entre 5 bar et 20 bar lorsque l'amortisseur est en position de détente. 4. Amortisseur (1) selon lune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane souple (9) est réalisée dans un matériau étanche et souple tel qu'un élastomère de type "VITON". 5. Amortisseur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce la membrane souple (9) est montée sur deux pièces d'extrémité (14, 15) délimitant la chambre secondaire (8), lesdites pièces étant fixées dans le corps (2) de l'amortisseur et présentant chacune un embout sur lequel vient se fixer la membrane (9) par emmanchement. 6. Amortisseur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la membrane souple (9) est montée dans la chambre de compensation secondaire (8) par emmanchement autour d'une pièce d'extrémité (30) formée par une tige centrale (33) portant à ses extrémités deux embouts (31, 32). 7. Amortisseur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane souple (9) est de forme conique, ses dimensions diminuant longitudinalement d'avant en arrière. 8. Amortisseur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage (MR) du dispositif d'amortissement (5). 9. Amortisseur (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de réglage (MR) sont obtenus grâce à la chambre de compression principale (3) qui est constituée par une chambre d'amortissement (3b) solidaire du corps (2), à l'intérieur de laquelle une préchambre mobile (3a) est disposée de manière réglable longitudinalement, de manière à permettre la création et la gestion d'une fuite (50) du fluide d'amortissement (6). 10. Amortisseur (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de réglage (MR) comportent une mollette de réglage (40) destinée à commander le positionnement longitudinal réglable de la préchambre mobile (3a).