Brevet FR2766888A1 — publié le 19990205

La présente invention concerne un dispositif à fluide compressible, du type comportant un corps creux définissant une chambre de compression destinée à être remplie par un fluide compressible et un piston mobile dans un alésage dudit corps, apte à comprimer le fluide présent dans la chambre de compression. Dans un dispositif de ce type, le fluide qui est comprimé par le piston exerce sur ce dernier une force de rappel qui est exploitée pour réaliser un amortisseur ou un ressort. Lorsque le fluide utilisé est un gaz, un tel dispositif est encore appelé "ressort à gaz". L'alésage dans lequel coulisse le piston comporte au moins un joint d'étanchéité qui permet d'assurer le déplacement étanche du piston. Lorsque cet alésage est réalisé dans une pièce de guidage rapportée, encore appelée "cartouche", le ressort à gaz peut comporter en outre au moins un joint d'étanchéité supplémentaire pour assurer le montage étanche de la cartouche. Les ressorts à gaz connus sont par ailleurs équipés d'une valve de remplissage analogue à celles équipant les pneumatiques des véhicules automobiles, montée dans le corps du ressort et communiquant directement avec la chambre de compression. Cette valve est reliée à une source de gaz sous pression pendant le remplissage de la chambre de compression. La présente invention vise à réduire le prix de revient d'un dispositif à fluide compressible du type précité et d'un ressort à gaz notamment. Elle y parvient grâce à un dispositif à fluide compressible, notamment un ressort à gaz, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un joint d'étanchéité agencé pour permettre le passage de fluide compressible depuis une source de fluide compressible sous pression vers la chambre de compression afin de remplir cette dernière. Ainsi, grâce à l'invention, il n'est plus nécessaire d'équiper le dispositif de la valve de remplissage connue, ni d'usiner le corps du dispositif pour le montage de cette valve, ce qui permet de diminuer considérablement le prix de revient. L'invention fait ainsi jouer à au moins un joint d'étanchéité une double fonction, à savoir d'une part sa fonction habituelle qui est de s'opposer à une fuite de fluide compressible provenant de la chambre de compression lors de l'utilisation du dispositif et d'autre part une fonction nouvelle qui est de permettre un écoulement de fluide compressible sous pression depuis la source de fluide sous pression vers la chambre de compression lors du remplissage de cette dernière. Dans une réalisation particulière de l'invention, le(ou les) joint(s) d'étanchéité ayant cette double fonction est (sont) disposé(s) au contact du piston. En variante, ce (ou ces) joint(s) d'étanchéité est (sont) disposé(s) au contact d'une pièce de guidage du piston et d'un carter dans lequel est montée ladite pièce de guidage. Le (ou les) joint(s) utilisé(s) peut (peuvent) être de type unidirectionnel, par exemple du type joint à lèvres. En variante, le dispositif peut comporter au moins un joint d'étanchéité, de préférence du type joint torique ou à quatre lobes, disposé à l'intérieur d'un logement pourvu d'un évidement autorisant une déformation du joint sous l'effet de la pression de la source de fluide compressible lors du remplissage, cette déformation permettant l'écoulement du fluide vers la chambre de compression. L'invention a encore pour objet une installation pour remplir un dispositif à fluide compressible, notamment un ressort à gaz, cette installation comportant un embout agencé pour coiffer le dispositif à une extrémité, cet embout comportant un conduit relié à une source de fluide compressible sous pression, ce conduit débouchant à l'intérieur de l'embout de manière à se trouver en communication fluidique avec le ou les joints d'étanchéité jouant la double fonction précitée. L'invention a encore pour objet un procédé pour remplir la chambre de compression d'un dispositif à fluide compressible tel qu'un ressort à gaz, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes consistant-à - couvrir une extrémité du dispositif à fluide compressible avec un embout tel que précité, - remplir la chambre de compression, - retirer ledit embout. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples non limitatifs de mise en oeuvre de l'invention, et à l'examen du dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une coupe axiale schématique d'un premier exemple de réalisation d'un ressort à gaz conforme à l'invention, lors de son remplissage, - les figures 2 et 3 sont deux vues illustrant la double fonction du joint d'étanchéité disposé autour de la cartouche, - la figure 4 est une coupe axiale schématique illustrant une variante de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 5 est une coupe axiale schématique d'un deuxième exemple de réalisation d'un ressort à gaz conforme à l'invention, avant remplissage, - la figure 6 est une vue partielle, en perspective, d'un détail de réalisation du ressort représenté sur la figure 5, - la figure 7 représente le ressort à gaz de la figure 5, lors du remplissage de la chambre de compression, - les figures 8 et 9 sont deux vues illustrant la déformation du joint d'étanchéité disposé autour de la cartouche lors du remplissage, et - la figure 10 est une coupe axiale schématique d'un troisième exemple de réalisation d'un ressort à gaz conforme à l'invention. On a représenté sur la figure 1 un premier exemple de réalisation d'un ressort à gaz 1 conforme à l'invention. Ce ressort à gaz 1 comporte un carter 2 en forme de cylindre creux fermé à son extrémité inférieure, définissant une chambre de compression 3 destinée à être remplie d'azote gazeux sous une pression comprise entre 100 et 500 bars par exemple. Un lubrifiant est éventuellement ajouté à l'azote. Le ressort à gaz 1 comporte également un piston 4 dont la tige, cylindrique de révolution autour d'un axe longitudinal X, coulisse dans une cartouche 5, laquelle est insérée avec le jeu de montage usuel dans le carter 2, soit avec un jeu égal par exemple à quelques dizaines de um. La tige du piston 4 traverse de part en part la cartouche 5. Un épaulement 26 est réalisé à son extrémité inférieure pour empêcher qu'elle ne quitte le ressort à gaz. La cartouche 5 comporte à sa partie supérieure et sur sa périphérie un retrait annulaire 18 pour le montage d'un jonc de retenue 25. Lorsque le chambre de compression 3 est remplie de gaz sous pression, la cartouche 5 vient sous l'effet de la pression en butée par sa face supérieure contre le jonc 25, qui assure alors son immobilisation axiale dans le carter 2. Pour démonter la cartouche 5, on appuie sur cette dernière de manière à dégager le jonc 25 du retrait annulaire 18. Des moyens d'étanchéité sont prévus entre la cartouche 5 et la tige du piston 4 pour permettre son coulissement étanche. Dans l'exemple décrit, ces moyens d'étanchéité sont constitués par un joint à lèvres 7 monté dans une gorge annulaire 8 réalisée sur la surface radialement intérieure de la cartouche 5. Bien entendu, on ne sort pas du cadre de la présente invention en utilisant d'autres moyens d'étanchéité, par exemple plusieurs joints d'étanchéité successifs, ces derniers pouvant être de tout type, par exemple torique, à quatre lobes, à lèvres, avec ou sans bague anti-extrusion, composite ou autre, ni en réalisant le cas échéant une chambre annulaire de lubrification de la tige de piston 4 entre deux joints d'étanchéité successifs, de facon connue en soi. Ces joints d'étanchéité pourraient également être montés sur la tige de piston 4 et non sur la cartouche 5. Le joint à lèvres 7 est un joint de type unidirectionnel, c'est-à-dire qu'il doit être disposé avec ses lèvres dirigées vers la pression pour pouvoir s'opposer à une fuite de fluide provenant de la chambre de compression. L'étanchéité entre le carter 2 et la cartouche 5 est assurée au moyen d'un joint à lèvres 9 monté dans une gorge annulaire 10 réalisée sur la surface radialement extérieure de la cartouche 5. Les lèvres de ce joint 9 sont dirigées vers la chambre de compression 3. Le remplissage de la chambre de compression 3 s'effectue conformément à l'invention au moyen d'un embout 6 mis provisoirement en place sur l'extrémité supérieure du ressort à gaz 1, comme représenté sur la figure 1. L'embout 6 comporte dans l'exemple décrit une jupe externe 11 qui vient recouvrir la surface extérieure du carter 2 à sa partie supérieure et un alésage 13 permettant le passage de la tige du piston 4. Un joint torique 14 est logé dans une gorge annulaire réalisée sur la surface radialement intérieure de la jupe 11 pour venir au contact du carter 2 et assurer l'étanchéité entre l'embout 6 et le carter 2. Un joint torique 15 est logé dans une gorge annulaire ménagée dans l'alésage 13 pour assurer l'étanchéité de la traversée de l'embout 6 par la tige du piston 4. La mise en place de l'embout 6 sur le ressort 1 s'effectue aisément, par un simple mouvement de translation vers le bas. L'embout 6 est alimenté par un orifice 16 en azote comprimé, au moyen d'une source S d'azote comprimé représentée schématiquement. Un conduit 17 débouche dans le fond de l'orifice 16. Ce conduit 17 permet de faire déboucher l'azote provenant de la source d'azote comprimé au voisinage du retrait annulaire 18 de la cartouche 5. L'azote présent à l'intérieur de l'embout 6 au-dessus de la cartouche 5 est empêché de s'échapper de l'embout 6 par les joints d'étanchéité 14 et 15 et peut gagner le joint d'étanchéité 9 par le jeu de montage qui existe entre la cartouche 5 et le carter 2. Le joint d'étanchéité 9 permet le passage de l'azote vers la chambre de compression 3 pour le remplissage de cette dernière, comme illustré sur la figure 2. Le jonc 25 n'empêche pas le passage du gaz. La pression du gaz provenant du conduit 17 et qui a gagné le joint d'étanchéité 9 par le jeu de montage 20 existant entre la cartouche 5 et le carter 2 tend à plaquer le joint d'étanchéité 9 dans le fond de la gorge 10 et à faire fléchir sa lèvre radialement la plus extérieure vers l'autre lèvre. L'azote qui franchit ainsi le joint d'étanchéité 9 peut gagner ensuite la chambre de compression 3 par le jeu de montage 20 qui existe entre la cartouche 5 et le carter 2 sous le joint d'étanchéité 9. Pendant le remplissage, la cartouche 5 est maintenue axialement en appui contre le jonc 25 par l'épaulement 26 du piston 4, l'extrémité supérieure de la tige de piston 4 étant munie d'un perçage borgne taraudé 19 pour le vissage d'un organe de maintien M représenté partiellement. En l'absence d'un tel maintien, la cartouche 5 s'enfoncerait dans le carter 2 au début du remplissage de la chambre 3, sous l'effet de la pression régnant à l'intérieur de l'embout 6 au dessus de la cartouche 5. Une fois le remplissage de la chambre de compression 3 terminé, la pression du gaz contenu dans celle-ci se retrouve entre les lèvres du joint d'étanchéité 9 et tend à appliquer la lèvre radialement la plus extérieure contre le carter 2, comme illustré sur la figure 3, ce qui assure l'étanchéité entre la cartouche 5 et le carter 2. L'organe de maintien M est dévissé et l'embout 6 est ensuite retiré par un mouvement de translation vers le haut pour servir au remplissage d'un autre ressort à gaz. On a représenté sur la figure 4 une variante de mise en oeuvre de l'invention. Le ressort à gaz est identique à celui précédemment décrit, seul l'embout utilisé pour le remplissage, référencé ici 6', a été modifié. L'embout 6 diffère de l'embout 6 par le fait que le conduit d'amenée du gaz provenant de la source S de gaz comprimé, ici référencé 17', débouche au voisinage du jeu annulaire qui existe entre la tige du piston 4 et la cartouche 5, nécessaire au coulissement de la tige de piston 4. Le joint d'étanchéité 7 permet de la même manière que le joint d'étanchéité 9 le passage du gaz lors du remplissage. Le remplissage de la chambre de compression 3 peut encore s'effectuer sans sortir du cadre de l'invention avec un passage de gaz à la fois par le jeu annulaire qui existe entre la tige de piston 4 et la cartouche 5 et le jeu de montage qui existe entre la cartouche 5 et le carter 2, en franchissant les joints d'étanchéité 7 et 9. Il est à noter que le conduit amenant le gaz comprimé à l'intérieur de l'embout peut encore déboucher à un autre endroit de la surface intérieure de l'embout, pourvu que ce soit entre les joints d'étanchéité 14 et 15 et qu'il y ait une communication fluidique avec le ou les joints d'étanchéité qui jouent le rôle de valve de remplissage. Le joint d'étanchéité 14 pourrait en outre être logé, en variante, dans une gorge annulaire ménagée en regard de la face supérieure du ressort à gaz, auquel cas la jupe 11 ne serait plus nécessaire. On a représenté sur la figure 5 un deuxième exemple de réalisation d'un ressort à gaz 1' conforme à l'invention. Le remplissage de ce ressort à gaz 1' peut s'effectuer au moyen d'un embout 6 ou 6' tel que précédemment décrit. Le ressort 1' diffère du ressort 1 précédemment décrit par la forme de la cartouche, qui porte ici la référence 5'. La cartouche 5' diffère de la cartouche 5 par l'absence de la gorge annulaire 10 logeant le joint à lèvres 9, remplacée ici par une gorge annulaire 23 située plus bas sur la cartouche et logeant un joint torique 21. La gorge annulaire 23 est réalisée à proximité de la face inférieure de la cartouche 5' et elle communique avec la chambre de compression 3 non seulement par le jeu de montage qui existe entre la cartouche 5' et le carter 2 mais également par un évidement axial 22, qui se présente comme on le voit sur la figure 6 sous la forme d'une encoche réalisée à la périphérie de la cartouche 5', sous la gorge 23, et dont la profondeur est supérieure à la profondeur de la gorge 23 et au diamètre du joint torique 21. Lors du remplissage, le gaz sous pression injecté par le conduit 17 et au 17 gagne, par le jeu de montage qui existe entre la cartouche 5' et le carter 2, le joint torique 21. Si la pression du gaz est supérieure à la pression régnant dans la chambre de compression 3, le joint torique 21 se déforme localement vers le bas en pénétrant dans l'évidement 22 comme illustré sur les figures 8 et 9. La profondeur de l'évidement 22 étant supérieure au diamètre du joint torique 21, celui-ci cesse de s'appliquer de façon étanche entre le carter 2 et le cartouche 5', permettant ainsi le passage de gaz vers la chambre de compression 3 comme illustré sur les figures 7 et 9. Lorsque le remplissage est terminé, le joint d'étanchéité 21 reprend, sous l'effet de son élasticité propre et de la pression régnant dans la chambre de compression 3, sa position initiale dans la gorge 23 pour assurer l'étanchéité entre la cartouche 5' et le carter 2. On a représenté sur la figure 10 un troisième exemple de réalisation d'un ressort à gaz 1" conforme à l'invention. Ce ressort à gaz 1" diffère du ressort 1' précédemment décrit par l'adjonction d'un deuxième joint d'étanchéité 30 entre la cartouche, référencée ici 5", et le carter 2 et par les moyens d'étanchéité utilisés pour assurer le déplacement étanche de la tige de piston 4. Ces moyens d'étanchéité sont constitués ici par deux joints toriques 31 et 32 logés dans des gorges annulaires réalisées sur la face radialement intérieure de la cartouche 5. Une chambre annulaire de lubrification 33 remplie d'huile est réalisée entre les joints d'étanchéité 31 et 32, de façon connue en soi. Cette chambre de lubrification 33 communique par un passage radial 34 avec le jeu de montage existant entre la cartouche 5" et le carter 2 pour permettre au fluide contenu dans la chambre de lubrification 33 de s'écouler vers la chambre de compression 3 lorsque la pression dans la chambre de lubrification 33 est supérieure à la pression dans la chambre de compression 3. Le joint d'étanchéité 30, qui est dans l'exemple de réalisation décrit constitué par un joint torique identique au joint torique 21, est logé dans une gorge annulaire 35. Un évidement axial 36 analogue à l'évidement 22 est réalisé sous cette gorge 35 pour permettre au joint 30 de se déformer localement lors du remplissage de la chambre de compression 3, afin de laisser passer l'azote comprimé. De façon a priori assez surprenante, lors du remplissage de la chambre de compression 3, le gaz comprimé qui est introduit dans le jeu de montage qui existe entre la cartouche 5" et le carter 2 et qui franchit les deux joints d'étanchéité 30 et 21 montés en cascade ne chasse pas l'huile contenue dans la chambre de lubrification 33. Bien entendu, on ne sort pas du cadre de la présente invention en utilisant à la place des joints toriques 30 et 21 d'autres joints, par exemple des joints à quatre lobes, ni en remplaçant les joints toriques 31 et 32 par d'autres joints, par exemple des joints composites. Comme expliqué plus haut, l'invention permet de supprimer la valve de remplissage des ressort à gaz de l'art antérieur et permet de diminuer leur prix de revient. La fiabilité est également accrue de par la diminution du nombre de pièces constitutives. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à un ressort à gaz et s'applique également à d'autres dispositifs à fluide compressible utilisés comme amortisseur ou ressort, le fluide compressible utilisé pouvant être un liquide compressible tel qu'une huile silicone. REVENDICATIONS 1 - Dispositif à fluide compressible, tel qu'un ressort à gaz, du type comportant un corps creux définissant une chambre de compression destinée à être remplie par un fluide compressible et un piston mobile dans un alésage dudit corps, apte à comprimer le fluide présent dans ladite chambre de compression, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un joint d'étanchéité (9;7;21;21,30) agencé pour permettre le passage de fluide compressible provenant d'une source (S) de fluide compressible vers ladite chambre de compression (3) afin de remplir cette dernière. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un joint d'étanchéité (7) agencé pour permettre le passage du fluide compressible provenant de ladite source (S) et disposé au contact du piston (4). 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit corps creux comporte une pièce (5;5';5") de guidage du piston (4) rapportée dans un carter (2) et par le fait que le dispositif comporte au moins un joint d'étanchéité (9;21;30) agencé pour permettre le passage du fluide compressible provenant de ladite source (S) et disposé au contact de ladite pièce (5;5';5") et dudit carter (2). 4 - Dispositif selon l'une quelconque revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un joint d'étanchéité (9;7) agencé pour permettre le passage du fluide compressible provenant de ladite source (S) qui est du type unidirectionnel. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un joint d'étanchéité agencé pour permettre le passage du fluide compressible provenant de ladite source (S) qui est un joint à lèvres (7;9). 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un joint d'étanchéité (21;21,30) monté dans une gorge annulaire (23;23,35) pourvue d'un évidement axial (22;22,36) agencé de telle manière qu'il permette la déformation du joint d'étanchéité (21;21,30) sous l'effet de la pression du fluide provenant de ladite source (S) de fluide compressible, cette déformation permettant le passage dudit fluide vers la chambre de compression (3). 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit joint dtétanchéité est un joint torique (21;21,30) ou à quatre lobes. 8 - Dispositif selon la revendication 3 et l'une des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait qu'il comporte deux joints d'étanchéité (21,30) montés chacun dans une gorge annulaire (23,35) au contact de la pièce de guidage du piston (5") et du carter (2), chacune de gorges annulaires (23,35) étant pourvue d'un évidement axial (22,36) agencé de manière qu'il permette la déformation du joint d'étanchéité associé sous l'effet de la pression du fluide provenant de ladite source (S) de fluide compressible, cette déformation permettant le passage dudit fluide vers la chambre de compression lors du remplissage et par le fait qu'il comporte au contact du piston (4) deux joints d'étanchéité successifs(31,32) et entre ces joints d'étanchéité une chambre de lubrification (33) en communication fluidique avec le jeu de montage existant entre la pièce (5") de guidage du piston (4) et le carter (2). 9 - Installation pour remplir avec un fluide compressible un dispositif à fluide compressible tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes, notamment un ressort à gaz, caractérisée par le fait qu'elle comporte un embout (6;6') agencé pour coiffer le dispositif à une extrémité, cet embout (6;6') comportant un conduit (17;17') relié à une source (S) dudit fluide compressible sous pression, ce conduit (17;17) débouchant à l'intérieur de l'embout de manière à se trouver en communication fluidique avec le ou les joints d'étanchéité (7;9;21;21,30) permettant le passage du fluide compressible provenant de ladite source (S) vers la chambre de compression (3). 10 - Installation selon la revendication 9, caractérisée par le fait que ledit embout (6;6') comporte un alésage (13) pour le passage du piston, cet alésage étant muni de moyens d'étanchéité pour assurer la traversée étanche par le piston (4) de l'embout (6;6') et par le fait que l'embout comporte des moyens d'étanchéité (14) aptes à s'appliquer sur la surface extérieure du dispositif à fluide compressible, ledit conduit (17;17') débouchant à l'intérieur de l'embout entre les moyens d'étanchéité (15) destinés à venir au contact du piston (4) et les moyens d'étanchéité (14) destinés à venir au contact de la surface extérieure du dispositif. 11 - Procédé pour remplir la chambre de compression d'un dispositif à fluide compressible tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 8, notamment un ressort à gaz, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes consistant à - couvrir une extrémité du dispositif à fluide compressible avec un embout (6,6') comportant un conduit (17;17') relié à une source (S) de fluide compressible sous pression, ce conduit débouchant à l'intérieur de l'embout de manière à se trouver en communication fluidique avec le ou les joints d'étanchéité (9;7;21;21,30) permettant le passage du fluide compressible provenant de ladite source (S) de fluide compressible vers la chambre de compression (3), - remplir la chambre de compression (3), - retirer ledit embout (6;6') 12 - Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'avant le remplissage, on assujettit le piston (4) à un organe de maintien (M).