Brevet FR2773599A1 — publié le 19990716

L'invention concerne un ressort hydropneumatique, qui de préférence est disposé dans des véhicules automobiles entre une carrosserie de véhicule et une pièce de guidage de roue, et qui comporte un cylindre rempli de fluide, dans lequel s'engage une tige de piston rendue étanche à l'encontre de l'extérieur, une chambre de travail du cylindre étant, en vue d'une variation de la progressivité de la force élastique en fonction du déplacement du ressort, en liaison hydraulique avec un accumulateur de ressort, par l'intermédiaire d'un système de soupape, tandis que dans une zone centrale de la course de déplacement du ressort, un accumulateur de ressort supplémentaire peut être relié à l'autre accumulateur de ressort par l'intermédiaire d'un autre système de soupape et d'une dérivation. Un tel ressort hydropneumatique comprenant deux accumulateurs de ressort est connu d'après le document EP 0 634 298 Al. Dans un cylindre de ressort est guidée de manière axialement mobile sur un grand tronçon, une tige de piston rendue étanche par rapport à l'extérieur ainsi que par rapport à une chambre de travail. La tige de piston munie d'un disque de butée, toutefois sans piston, s'engage dans la chambre de travail qui est reliée hydrauliquement à l'un des accumulateur de ressort, par l'intermédiaire d'un système de soupape. Pour la zone centrale de la course de déplacement du ressort, il est prévu dans la tige de piston, une gorge annulaire qui est reliée à la chambre de travail par l'intermédiaire d'une dérivation placée dans la tige de piston, tandis qu'un second accumulateur de ressort débouche entre les éléments d'étanchéité dans le guidage de la tige de piston. Dans la zone centrale de la course de déplacement du ressort, il s'établit, par l'intermédiaire de la gorge annulaire et de la dérivation, une liaison hydraulique entre les deux accumulateurs de ressort et ainsi une progressivité moindre de la force élastique. Le mode de construction complexe d'un tel ressort à cylindre entraîne un coût élevé des pièces et de leur montage. Il apparaît notamment dans la zone de déplacement du ressort, dans laquelle le second accumulateur de ressort est isolé de la gorge annulaire, suite à la pression de l'accumulateur de ressort, une force transversale s'exerçant sur la tige de piston, qui produit une élévation indésirable de la force de friction lors du mouvement axial de la tige de piston. Le but de la présente invention consiste à fournir un ressort hydropneumatique qui possède une variation de la progressivité du ressort agissant en fonction du déplacement, d'une construction simple, qui présente une fiabilité élevée de fonctionnement et une faible friction, et qui est d'une fabrication et d'un montage économiques. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que la dérivation est disposée entre une chambre de travail côté tige de piston et une chambre de travail éloignée de la tige de piston, et comprend au moins un canal s'étendant dans le cylindre en direction axiale et pouvant être mis en service et hors service par la surface extérieure d'un piston lié de manière fixe à la tige de piston, tandis que le premier accumulateur de ressort est en liaison fonctionnelle continuelle avec la chambre de travail côté tige de piston, et le second accumulateur de ressort avec la chambre de travail éloignée de la tige de piston, chacune des liaisons se faisant par l'intermédiaire d'un système de soupape respectif. La liaison sans problème des accumulateurs de ressort aux chambres de travail et la dérivation entre les chambres de travail pouvant être commandée en fonction du déplacement, permettent de fournir d'une manière simple, un ressort hydropneumatique dont la course de déplacement élastique totale est divisée en plusieurs zones de course de déplacement présentant des duretés de ressort différentes, la zone centrale de la course de déplacement dans laquelle les chambres de travail et ainsi également les accumulateurs de ressort, sont reliés hydrauliquement par la dérivation, présentant une courbe caractéristique force-déplacement d'allure relativement plate, tandis que les zones de course de déplacement qui s'y raccordent possèdent des courbes caractéristiques de ressort d'allure sensiblement plus pentue. On obtient, par rapport au document EP O 634 298 Al, une fiabilité de fonctionnement élevée avec une friction réduite des pièces mobiles les unes par rapport aux autres, parce que le piston prenant appui sur la paroi intérieure du cylindre forme le second guidage pour la tige de piston, et parce que les accumulateur de ressort n'exercent, dans aucune zone de la course de déplacement, de forces radiales sur la tige de piston. D'après un mode de réalisation conforme à l'invention, le premier accumulateur de ressort débouche directement dans la chambre de travail côté tige de piston, par l'intermédiaire du système de soupape et un raccord disposé dans le cylindre, tandis que le second accumulateur de ressort est relié hydrauliquement à la chambre de travail éloignée de la tige de piston, par l'intermédiaire du système de soupape et d'un autre raccord dans le cylindre. Les raccords sont ici de préférence disposés de manière à ne pas être recouverts par le piston; à cet effet, il est par exemple prévu une butée de traction sur la tige de piston, de sorte qu'il est possible d'utiliser les pièces de raccord connues, qui peuvent également s'engager très légèrement dans la chambre de travail correspondante. Un usinage particulier de la surface intérieure du cylindre, après la mise en place des raccords, n'est ainsi plus nécessaire. Selon une réalisation avantageuse, comme le laisse entrevoir l'invention, le second accumulateur de ressort est relié hydrauliquement à la chambre de travail éloignée de la tige de piston, par l'intermédiaire du système de soupape et d'un canal longitudinal disposé dans la tige de piston et formé de préférence par une tige de piston de forme tubulaire, tandis que le premier accumulateur de ressort débouche dans la chambre de travail côté tige de piston, par l'intermédiaire du système de soupape. De cette manière on réalise, notamment dans le cas d'une implantation du ressort hydropneumatique avec la tige de piston vers le haut, un raccord du second accumulateur de ressort, qui n'a à absorber que de très faibles mouvements de l'articulation de raccord et qui de ce fait peut être d'une réalisation simple. Cela est également valable pour un autre mode de construction, qui selon d'autres caractéristiques de l'invention, est réalisé par le fait que le second accumulateur de ressort débouche dans la chambre de travail éloignée de la tige de piston par l'intermédiaire du système de soupape et d'un raccord dans le cylindre, tandis que le premier accumulateur de ressort est relié hydrauliquement à la chambre de travail côté tige de piston, par l'intermédiaire du système de soupape et d'un alésage longitudinal agencé dans la tige de piston et dans lequel débouche une ouverture transversale se trouvant dans la zone du piston. On fournit un mode de réalisation très simple et économique pour la dérivation, par le fait que conformément à une autre caractéristique de l'invention, celle-ci est formée par un canal qui s'étend dans la direction longitudinale du cylindre, est d'une configuration ouverte en direction du piston, sur toute sa longueur axiale, et présente une section transversale différente dans la direction axiale. Conformément à l'invention, ce canal peut être formé par une ou plusieurs rainures longitudinales usinées dans le cylindre. Le canal peut également présenter plusieurs rainures longitudinales de longueur axiale différente, qui sont disposées dans la même position ou des positions différentes, à l'intérieur, sur la longueur du tube du cylindre. Dans la suite, l'invention va être explicitée plus en détail au regard de modes de réalisation représentés sur les dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une représentation schématique, en coupe longitudinale, du ressort hydropneumatique conforme à l'invention, avec le diagramme caractéristique de ressort correspondant; Fig. 2 une représentation schématique d'un mode de réalisation du ressort hydropneumatique, dans lequel un accumulateur de ressort est relié à la chambre de travail éloignée de la tige de piston, par l'intermédiaire de la tige de piston; Fig. 3 une représentation schématique d'un autre mode de réalisation du ressort hydropneumatique, dans lequel un accumulateur de ressort est relié à la chambre de travail côté tige de z piston, par l'intermédiaire de la tige de piston creuse. Le ressort hydropneumatique montré sur la figure 1, est monté de manière articulée entre une carrosserie de véhicule et une pièce de guidage de roue, et comprend un cylindre 1 rempli d'un fluide hydraulique, et dans lequel est guidée de manière axialement mobile en étant rendue étanche vers l'extérieur, une tige de piston 2 liée de manière fixe à un piston 3. L'espace intérieur du cylindre 1 est divisé par le piston 3, en une chambre de travail 4 côté tige de piston et une chambre de travail 5 éloignée de la tige de piston, tandis qu'un premier, accumulateur de ressort 6 est relié hydrauliquement à la chambre de travail 4 côté tige de piston par l'intermédiaire d'un système de soupape 9 et d'un raccord placé dans le cylindre 1, et qu'un second accumulateur de ressort 7 débouche dans la chambre de travail 5 éloignée de la tige de piston, par l'intermédiaire d'un système de soupape 10. Chaque système de soupape 9, 10 comporte une unité de soupape constituée d'un clapet anti-retour et usuellement d'une soupape d'amortissement pour l'écoulement de fluide hydraulique entrant dans l'accumulateur de ressort 6, 7 et d'une telle unité pour l'écoulement de fluide hydraulique sortant de l'accumulateur de ressort 6, 7. Le piston 3 est représenté dans la zone centrale de la course de déplacement du ressort, appelée "position de construction", dans laquelle est active une dérivation 8 formée par un canal 11 ouvert et reliant hydrauliquement les chambres de travail 4 et 5, de sorte que l'on se trouve en présence d'une égalité de pression entre ces chambres de travail 4 et 5. Sur la tige de piston 2 agit une force d'extraction qui correspond à la pression multipliée par la surface de section transversale de la tige de piston. Lorsqu'on ne tient pas compte des forces d'amortissement, alors la pression dans les chambres de travail 4 et 5 ainsi que dans les accumulateurs de ressort 6 et 7, varie conformément au volume de la tige de piston pénétrant ou sortant du cylindre 1, sur toute la zone de la course de la tige de piston dans laquelle agit la dérivation 8. En conséquence, on obtient dans la zone centrale de la course de déplacement, qui s'étend d'une "inversion d'accumulateur" à l'autre "inversion d'accumulateur", une courbe caractéristique force-déplacement d'allure plate. Si lors de la rentrée de la tige de piston 2 dans le cylindre 1, le canal 11 formant la dérivation 8 est obturé par le piston 3, les deux accumulateurs de ressort 6 et 7 sont isolés hydrauliquement (inversion), ce qui provoque lors de la poursuite de la rentrée de la tige de piston 2 dans le cylindre 1, une augmentation de la pression dans l'accumulateur de ressort 7 et une diminution de la pression dans l'accumulateur de ressort 6, ce qui engendre la courbe caractéristique de ressort à forte pente entre l'état "inversion d'accumulateur" et l'état de ressort en position comprimé. Lors de la sortie de la tige de piston 2 hors du cylindre 1, le piston 3, à partir d'un déplacement de sortie déterminé, atteint l'extrémité inférieure du canal 11 ("inversion d'accumulateur" inférieure) en produisant ainsi l'obturation de la dérivation 8, et en réalisant la fin de l'égalité de pression entre les chambres de travail 4 et 5. Si la tige de piston 2 et ainsi le piston 3 sortent davantage, la pression de l'accumulateur de ressort 7 relié à la chambre de travail 5, agit sur la totalité de la surface de section transversale du piston. Comme la surface de section transversale efficace tournée vers la chambre de travail 4 côté tige de piston, est plus petite de la valeur de la section transversale de la tige de piston 2, la force exercée, sur ce côté, par l'accumulateur de ressort 6 sur le piston 3, est plus faible que sur l'autre côté du piston qui est sollicité par la pression de la chambre de travail 5 éloignée de la tige de piston. Plus la tige de piston 2 munie d'une butée de traction 15, sort du cylindre 1, plus la pression dans la chambre de travail 4, et ainsi également dans l'accumulateur de ressort 6, augmente. D'autre part, la pression dans la chambre de travail 5 et dans l'accumulateur de ressort 7 qui y est relié, diminue, de sorte que la force de poussée d'extraction efficace de la tige de piston 2 diminue jusqu'à ce que l'on atteigne la position de traction par l'appui de la butée de traction 15 sur la surface frontale intérieure du guidage de la tige de piston, cette partie de la course de déplacement présentant une courbe caractéristique forcedéplacement nettement plus pentue que la partie de la course de déplacement dans la zone o est active la section de dérivation 8, comme le montre le diagramme caractéristique de ressort représenté à droite du ressort hydropneumatique. Le mode de réalisation selon la figure 2 présente une tige de piston 2 sortant par le haut du cylindre 1 et présentant un canal longitudinal 12, qui traverse également le piston 3 et débouche dans la chambre de travail 5 éloignée de la tige de piston. A l'extrémité extérieure de la tige de piston 2, est fixée la conduite de raccordement conduisant à l'accumulateur de ressort 7 par l'intermédiaire du système de soupape , de sorte qu'il s'établit une liaison hydraulique entre l'accumulateur de ressort 7 et la chambre de travail 5 éloignée de la tige de piston. La chambre de travail 4 côté tige de piston, est reliée hydrauliquement à l'accumulateur de ressort 6, dans la zone du guidage de la tige de piston, par l'intermédiaire du système de soupape 9, tandis que le piston 3 pilote le canal 11 se trouvant dans le cylindre 1 et ouvert en direction du piston 3. Le mode d'action de ce mode de réalisation correspond à celui selon la figure 1. Dans le cas du mode de réalisation selon la figure 3, l'accumulateur de ressort 6 est relié, par l'intermédiaire du système de soupape 9, à l'alésage longitudinal 13 de la tige de piston 2, et par l'intermédiaire une ouverture transversale 14 débouchant dans l'alésage longitudinal 13, à la chambre de travail 4 côté tige de piston. L'accumulateur de ressort 7 est raccordé, au moyen du système de soupape 10 associé, à la chambre de travail 5. Dans ce mode de réalisation, le mode d'action correspond également à celui selon la figure 1. Le canal longitudinal 12 et l'alésage longitudinal 13 dans la tige de piston 2, montrés respectivement sur les figures 2 et 3, sont usuellement réalisés par une tige de piston réalisée en un tube. Le canal ouvert 11 existant pour les trois modes de réalisation, peut être modifié dans une large mesure. Ainsi, il est possible que celui-ci soit constitué d'une ou de plusieurs rainures longitudinales usinées dans le cylindre, la dérivation pouvant également être formée par un canal uniquement ouvert dans la zone de ses extrémités. Par ailleurs, les accumulateurs de ressort 6 et 7 munis d'un piston de séparation, peuvent comporter un ressort mécanique et/ou un remplissage de gaz sous pression. Il est également possible d'utiliser des accumulateurs dits à membrane, de sorte que l'on dispose également d'une grande liberté de choix quant au mode de réalisation des accumulateurs. Cela est également valable en ce qui concerne les systèmes de soupapes 9 et dont les clapets anti-retour peuvent être combinés à des soupapes d'amortissement, ce qui permet d'adapter d'une manière simple le ressort hydropneumatique, quant à l'effet d'amortissement, à des forces d'amortissement imposées. Il REVENDICATIONS. 1. Ressort hydropneumatique qui de préférence est disposé dans des véhicules automobiles entre une carrosserie de véhicule et une pièce de guidage de roue, et qui comporte un cylindre rempli de fluide, dans lequel s'engage une tige de piston rendue étanche à l'encontre de l'extérieur, une chambre de travail du cylindre étant, en vue d'une variation de la progressivité de la force élastique en fonction du déplacement du ressort, en liaison hydraulique avec un accumulateur de ressort, par l'intermédiaire d'un système de soupape, tandis que dans une zone centrale de la course de déplacement du ressort, un accumulateur de ressort supplémentaire peut être relié à l'autre accumulateur de ressort par l'intermédiaire d'un autre système de soupape et d'une dérivation, caractérisé en ce que la dérivation (8) est disposée entre une chambre de travail (4) côté tige de piston et une chambre de travail (5) éloignée de la tige de piston, et comprend au moins un canal (11) s'étendant dans le cylindre (1) en direction axiale et pouvant être mis en service et hors service par la surface extérieure d'un piston (3) lié de manière fixe à la tige de piston (2), tandis que le premier accumulateur de ressort (6) est en liaison fonctionnelle continuelle avec la chambre de travail (4) côté tige de piston, et le second accumulateur de ressort (7) avec la chambre de travail (5) éloignée de la tige de piston, chacune des liaisons se faisant par l'intermédiaire d'un système de soupape respectif (9, 10). 2. Ressort hydropneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier accumulateur de ressort (6) débouche directement dans la chambre de travail (4) côté tige de piston, par l'intermédiaire du système de soupape (9) et un raccord dispose dans le cylindre (1), tandis que le second accumulateur de ressort (7) est relié hydrauliquement à la chambre de travail (5) éloignée de la tige de piston, par l'intermédiaire du système de soupape (10). 3. Ressort hydropneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second accumulateur de ressort (7) est relié hydrauliquement à la chambre de travail (5) éloignée de la tige de piston, par l'intermédiaire du système de soupape (10) et d'un canal longitudinal (12) disposé dans la tige de piston et formé de préférence par une tige de piston de forme tubulaire, tandis que le premier accumulateur de ressort (6) débouche dans la chambre de travail (4) côté tige de piston, par l'intermédiaire du système de soupape (9). 4. Ressort hydropneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second accumulateur de ressort (7) débouche dans la chambre de travail (5) éloignée de la tige de piston par l'intermédiaire du système de soupape (10) et d'un raccord dans le cylindre (1), tandis que le premier accumulateur de ressort (6) est relié hydrauliquement à la chambre de travail (4) côté tige de piston, par l'intermédiaire du système de soupape (9) et d'un alésage longitudinal (13) agencé dans la tige de piston (2) et dans lequel débouche une ouverture transversale (14) se trouvant dans la zone du piston (3). 5. Ressort hydropneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal (11) formant la dérivation (8) est d'une configuration ouverte en direction du piston (3), sur toute sa longueur axiale, et présente une section transversale différente dans la direction axiale. 6. Ressort hydropneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal (11) est formé par une ou plusieurs rainures longitudinales usinées dans le cylindre (1). 7. Ressort hydropneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal (11) présente plusieurs rainures longitudinales de longueur axiale différente.