Brevet FR2779195A1 — publié le 19991203

La présente invention concerne les ressorts pneumatiques. En particulier, la présente invention concerne le montage amélioré d'un butoir interne pour ressort pneumatique. Les ressorts pneumatiques sont utilisés depuis de nombreuses années pour les véhicules à moteur et di- verses machines et autres équipements. Les ressorts four- nissent un amortissement entre des parties mobiles, prin- cipalement pour absorber des charges de choc imposées sur celles-ci. Le ressort pneumatique est habituellement constitué d'un manchon en élastomère souple renforcé qui s'étend entre deux éléments d'extrémité. Le manchon est fixé aux éléments d'extrémité pour former une chambre sous pression. Il peut exister un ou plusieurs pistons positionnés dans le manchon souple. Les éléments d'extré- mité montent le ressort pneumatique sur des composants ou pièces espacés du véhicule ou de l'équipement sur lequel le ressort pneumatique doit être monté. Le fluide interne sous pression, généralement de l'air, absorbe la majeure partie du choc imposé à un des éléments d'extrémité espacés par lesquels le ressort pneumatique est monté. Les éléments d'extrémité se dépla- cent vers l'intérieur et en direction l'un de l'autre et aussi en s'éloignant l'un de l'autre et vers l'extérieur lors de l'absorption du choc impose. Pour empêcher les éléments d'extrémité de venir en contact l'un avec l'autre pendant un mouvement vers l'intérieur, de nombreux ressorts de la technique anté- rieure ont des butoirs internes montés sur un des élé- ments d'extrémité. Le butoir s'étend à l'intérieur de la chambre sous pression. Le butoir empêche un écrasement total ou une déformation totale de l'élément formant res- sort dans le cas d'une rupture du ressort pneumatique, et absorbe un choc lorsque le ressort subit des chocs et des35 déformations sévères. Des exemples de butoirs de ressort de la tech- nique antérieure comportent le brevet US n 3 475 015. Le butoir situé dans celui-ci est moulé sur la plaque. Le brevet US no 4 787 606 décrit un butoir qui est agencé à la presse sur un poteau central solide situé sur la plaque inférieure de ressort. Le brevet US n 5 201 500 décrit un butoir ayant des doigts moulés dans la matière plastique, qui s'encliquettent sur un écrou de butoir à tête formant champignon. Cependant, des forces répétées et/ou excessi- ves peuvent avoir pour résultat que les doigts de butoir sont craqués ou rompus. La présente invention concerne un procédé amé- lioré de montage du butoir de ressort pneumatique. On ob- tient un butoir ayant une plus grande résistance au ci- saillement du fait des moyens de fixation de la présente invention. Un but de la présente invention consiste à fournir une construction de ressort pneumatique améliorée pour véhicules à moteur et autres types d'équipements comportant des éléments d'extrémité espacés et un butoir interne qui absorbe les chocs lorsque le ressort pneuma- tique subit des déformations sévères, et empêche le res- sort de totalement s'écraser. Un autre but de la présente invention consiste à fournir un procédé amélioré de montage d'un butoir à l'intérieur d'un ressort pneumatique. Un autre but de la présente invention consiste à fournir un ressort pneumatique ayant une résistance améliorée et une intégrité du montage de butoir tout en diminuant le poids total de l'ensemble. De plus, le bu- toir ne peut pas vibrer de manière lâche et a une plus grande résistance au cisaillement. Le ressort pneumatique visé par l'invention est constitué d'une paire d'éléments d'extrémité espacés, d'un manchon en élastomère en prise avec les éléments d'extrémité, d'un butoir monté sur un premier des élé- ments d'extrémité espacés, et de moyens de fixation du butoir. Suivant l'invention le butoir comporte une ouver- ture centrale, l'ouverture étant munie d'un rebord conti- nu, les moyens de fixation sont creux et positionnés dans l'ouverture du butoir, et comportent des moyens destinés à venir en contact avec le rebord, et les moyens de fixa- tion creux sont fixés sur l'élément d'extrémité. Selon un autre aspect de la présente invention, le butoir est fixé sur un élément d'extrémité du ressort pneumatique par une coupelle de fixation. La coupelle a une base à une première extrémité et une lèvre continue à l'extrémité ouverte opposée. Selon un autre aspect de la présente invention, le butoir est fixé sur l'élément d'extrémité du ressort pneumatique par des moyens qui coopèrent avec le bord de butoir, et les moyens sont fixés de manière ferme sur l'élément d'extrémité. Selon un autre aspect de la présente invention, les moyens de fixation sont soudés sur l'élément d'extré- mité. Un autre but de la présente invention est un procédé d'assemblage d'un ressort pneumatique amélioré. Le procédé d'assemblage selon l'invention comporte les étapes consistant à former un butoir ayant une ouverture centrale et un rebord continu situé dans l'ouverture, à positionner des moyens de fixation du butoir dans l'ou- verture, ces moyens de fixation venant en contact avec le rebord, et à attacher les moyens de fixation à l'un des deux éléments d'extrémité espacés. Un autre aspect du procédé d'assemblage décrit consiste à fournir des moyens de fixation ayant la forme d'une coupelle. La coupelle a une base à une première ex- trémité et une lèvre continue à l'extrémité opposée. Un autre aspect du procédé d'assemblage selon la présente invention consiste à souder les moyens de fixation sur l'élément d'extrémité pour fixer le butoir dans le ressort pneumatique. La présente invention va maintenant être dé- crite à titre d'exemple uniquement, en référence aux des- sins annexes, sur lesquels: - la figure 1 est un ressort pneumatique à soufflet ayant un butoir selon la présente invention, - la figure 2 est une vue en coupe du butoir selon la présente invention, - la figure 3 est une vue de dessus du butoir, - la figure 4 est une vue en coupe de la cou- pelle soudée, et - la figure 5 est un ressort à air à lobe rou- lant ayant le butoir selon la présente invention. La figure 1 représente un butoir selon la pré- sente invention monté dans un ressort pneumatique 1 à soufflet. Un manchon en élastomère 2 est mis en prise de manière étanche, aux deux extrémités, avec des plaques d'extrémité. L'extrémité supérieure 3 est fixée à une plaque d'extrémité supérieure 5. L'extrémité opposée 4 est fixée à une plaque d'extrémité inférieure 6. Chaque extrémité 3, 4 du manchon 2 peut être munie de cordons 7 pour renforcer la fixation du manchon 2 sur les plaques d'extrémité. Les cordons 7 peuvent être des câbles d'acier, ainsi que d'autres matériaux habituels connus de construction de cordon de ressort pneumatique. L'agence- ment d'étanchéité des extrémités supérieure et inférieure30 3, 4 crée une chambre sous pression 10 dans le ressort pneumatique 1. Le manchon 2 peut être muni d'une couche de renforcement 8 pour fournir une résistance supplémen- taire au manchon 2. La plaque d'extrémité supérieure 5 a un goujon de combinaison 11 permettant au fluide de s'écouler dans la chambre sous pression 10. Le fluide préféré introduit dans le ressort 1 est l'air. La plaque d'extrémité supé- rieure 5 est aussi munie d'un goujon de montage 12. La plaque d'extrémité inférieure 6 peut aussi être munie de deux goujons de montage 12, sur des côtés opposés d'un butoir 15 monté sur la plaque d'extrémité inférieure 6. Le butoir 15 est monté, de manière idéale, au centre de la plaque d'extrémité inférieure 6. Le butoir 15 est fixé sur la plaque d'extrémité 6 par une coupelle 25. Comme on le voit plus en détail sur les figures 2 et 3, le butoir 15 est un élément en une seule pièce, formé d'un élastomère adapté, d'une matière plastique, d'un matériau thermodurcissable ou d'un autre polymère adapté. Le butoir 15 a une ouverture centrale 16. L'ou- verture centrale 16 a deux diamètres différents, le point de transition entre les diamètres différents étant ins- tantané, formant un rebord sensiblement rectiligne 17 lorsqu'il est vu en coupe transversale. L'ouverture cen- trale 16 peut aussi avoir un diamètre diminuant graduel- lement, en formant un rebord incliné 17, afin d'aboutir à des forces de contact différentes entre le rebord 17 et la coupelle de fixation 25. Le point de transition des diamètres survient à une hauteur représentative HL de % de la hauteur du butoir H. Le point de transition peut être à une hauteur HL située dans la plage allant de % à 75 % de la hauteur H du butoir. La largeur WL du rebord 17 est dans la plage allant de 5 à 35 % de la largeur de l'ouverture centrale W. De préférence la largeur WL du rebord est équivalente à l'épaisseur des parois de butoir 20, comme décrit ci-dessous. La partie supérieure 18 du butoir 15 est une surface continue, à l'exception de l'ouverture centrale 16, comme on peut le voir sur la figure 3. Le corps du butoir est muni de plusieurs ouvertures 19. Le butoir re- présenté est muni de dix ouvertures 19, cependant, le nombre et la dimension des ouvertures 19 peuvent varier en fonction des caractéristiques élastiques voulues pour le butoir 15. Le nombre et la dimension des ouvertures 19 déterminent l'épaisseur des parois de butoir 20. La sur- face inférieure du butoir n'est pas continue du fait que les ouvertures 19 s'étendent sur toute la profondeur du butoir 15. Le butoir peut aussi avoir une construction pleine sans ouverture 19, sauf l'ouverture centrale 16. Les moyens de fixation du butoir 15 sur la pla- que d'extrémité 6 sont constitués par la coupelle creuse , représentée sur la figure 4. Le mode de réalisation représenté de la coupelle 25 a une base pleine 26, une lèvre 27 située au niveau du bord supérieur, et un corps principal 29. La hauteur et la largeur de la lèvre de coupelle 27 sont sélectionnées pour correspondre à la hauteur et la largeur du rebord continu 17 du butoir 15. La fixation du butoir 15 selon la présente in- vention et des moyens de fixation 25 est réalisée tout d'abord en laissant tomber la coupelle 25 dans l'ouver- ture centrale 16 du butoir 15, la progression de la cou- pelle 25 étant arrêtée par le rebord 17 du butoir lorsque la lèvre 27 de la coupelle vient en contact avec le re- bord 17. L'unité partiellement assemblée est ensuite po- sitionnée sur une plaque d'extrémité à l'emplacement vou- lu. La coupelle 25 est soudée sur la plaque d'extrémité 6, en fixant le butoir 15 sur la plaque d'extrémité 6. Des points de contact en soudure 28 peuvent être agencés sur le côté inférieur de la base 26 de la coupelle pour fournir du matériau pour réaliser la soudure. Lors du soudage, les points de contact 28 fondent à plat entre la base 26 de la coupelle et la plaque d'extrémité 6, comme on peut le voir sur la figure 1. La fixation du butoir selon la présente inven- tion peut aussi être réalisée en soudant tout d'abord la coupelle 25 sur la plaque d'extrémité 6 à l'emplacement voulu. L'ouverture centrale 16 du butoir 15 est ensuite alignée avec la coupelle 25 et le butoir 15 est agencé à la presse sur la coupelle 25 de manière telle que la lè- vre 27 de la coupelle vienne en contact avec le rebord 17. Le reste du ressort à air i est assemblé de manière habituelle. La coupelle 25 selon la présente invention est décrite comme étant soudée sur la plaque d'extrémité 6, cependant, la coupelle 25 peut aussi être fixée sur la plaque d'extrémité par d'autres techniques. La coupelle peut être formée comme partie d'un seul tenant avec la plaque d'extrémité 6. La coupelle 25 peut être fixée sur la plaque d'extrémité 6 par un boulon fileté ou d'autres moyens similaires. De plus, la coupelle 25 peut aussi être formée de matériaux tels qu'un métal estampé ou pas- sé à la presse ou d'une matière thermoplastique capable de résister à la température interne engendrée du ressort pneumatique 1. De plus, pour réduire les matériaux de construction, en liaison avec l'une quelconque des va- riantes décrites, la base 26 de la coupelle 25 peut être formée avec au moins une ouverture, de sorte que les moyens de fixation de butoir ressemblent plus à un oeil- let qu'à une coupelle. Avec une telle construction, tout point de contact en soudure 28 va être positionné plus près du corps principal 29 des moyens de fixation, ou le long du bord de toute partie restante de la base 26. Le ressort pneumatique à soufflet de la figure 1 est muni d'un cordon 13 à mi-longueur du manchon 2. Pendant le fonctionnement du ressort pneumatique 1, lors- qu'une force est exercée sur l'une ou l'autre parmi la plaque d'extrémité supérieure 5 ou la plaque d'extrémité inférieure 6, la partie supérieure du manchon 2 et la partie inférieure du manchon 2 se dilatent radialement, tout en diminuant de hauteur, comme un soufflet. Cepen- dant, si la force exercée sur les plaques d'extrémité est élevée, amenant de force la hauteur globale du manchon à être naturellement réduite, la plaque d'extrémité supé- rieure 5 vient en contact avec la partie supérieure du butoir 18. Dans ce ressort pneumatique 1, le butoir 15, inversement, peut être monté sur la plaque d'extrémité supérieure 5. Pendant le fonctionnement, la plaque d'ex- trémité inférieure 6 va venir en contact avec la surface supérieure du butoir 18. Le butoir 15 selon la présente invention peut être utilisé dans d'autres types de constructions de res- sort pneumatique, tel qu'un ressort pneumatique à lobe roulant. La figure 5 représente un tel ressort pneumati- que. Le ressort pneumatique 1 est constitué d'un manchon 2, d'un piston 30, d'un dispositif inférieur de fixation 31 et d'un dispositif supérieur de fixation 5. Le manchon en élastomère 2 est fixé sur le dispositif supérieur de fixation 5 et le dispositif inférieur de fixation 31. La retenue du manchon 2 est effectuée par tout moyen habi- tuel, y compris des cordons 7 enrobés dans les extrémités du manchon ou l'utilisation d'anneaux de retenue habi- tuels. Dans le ressort pneumatique à lobe roulant 1, le butoir 15 selon la présente invention est monté sur le dispositif supérieur de fixation 5. La combinaison du butoir 15 selon la présente invention avec son rebord continu 17 et les moyens de fixation 25 destinés à venir en contact avec le rebord 17 ont pour résultat un montage amélioré du butoir 15 dans le ressort pneumatique 1. Le butoir 15 présente une ré- sistance supérieure au cisaillement et donc est capable de résister à des forces d'impact plus élevées que les butoirs habituels. De plus, la nature creuse des moyens de fixation 25 aide à minimiser le poids du ressort pneu- matique. Ce ressort pneumatique amélioré est utile dans les automobiles, les camions, les bus et tout autre ap- plication dans laquelle des ressorts pneumatiques habi- tuels sont utilisés. Des variations sont possibles dans la présente invention à la lumière de la description de celle-ci. Bien que certains modes de réalisation représentatifs et détails aient été représentés dans le but d'illustrer la présente invention, il apparaîtra à l'homme du métier que divers changements et modifications peuvent être effec- tués sans sortir de la portée de la présente invention. Il doit, par conséquent, être compris que des changements peuvent être faits dans les modes particuliers de réali- sation décrits, qui vont être dans la portée complète prévue de la présente invention telle que définie par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Ressort pneumatique (1) comportant deux élé- ments d'extrémité espacés (3, 5; 31, 5), un manchon (2) en prise avec les éléments d'extrémité, un butoir (15) monté sur un premier des éléments d'extrémité espacés, et des moyens de fixation du butoir (25), caractérisé en ce que le butoir comporte une ouverture centrale (16), l'ouverture étant munie d'un rebord continu (17), les moyens de fixation sont creux et position- nés dans l'ouverture du butoir, et comportent des moyens (27) destinés à venir en contact avec le rebord (17), et les moyens de fixation creux sont fixés sur l'élément d'extrémité. 2. Ressort pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation ont une forme de coupelle ayant une base (26) à une première ex- trémité et une lèvre continue (27) à l'extrémité ouverte opposée. 3. Ressort pneumatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la lèvre (27) des moyens de fixation en forme de coupelle vient en contact avec le rebord continu (17) du butoir. 4. Ressort pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation (25) sont soudés sur l'élément d'extrémité. 5. Ressort pneumatique comportant deux éléments d'extrémité espacés (3, 5; 31, 5), un manchon souple (2) formé d'un matériau en élastomère en prise de manière30 étanche avec les éléments d'extrémité, un butoir d'ab- sorption de choc (15) monté sur un premier des éléments d'extrémité espacés, et des moyens de fixation (25) du butoir caractérisé en ce que le butoir est formé d'un élément en une seule pièce ayant une ouverture centrale (16), l'ouverture cen- trale étant munie d'un rebord continu (17), les moyens de fixation (25) étant un élément en forme de coupelle définie par une base continue (26) et une lèvre continue (27) à l'extrémité ouverte de l'élé- ment en forme de coupelle, les moyens de fixation étant positionnés dans l'ouverture centrale du butoir, la lèvre (27) de l'élé- ment de fixation venant en contact avec le rebord continu (17) du butoir, et la base (26) de la coupelle étant sou- dée sur l'élément d'extrémité, fixant le butoir sur l'élément d'extrémité. 6. Procédé de montage d'un ressort pneumati- que (1) comportant deux éléments d'extrémité espacés (3, ; 31, 5), un manchon (2), un butoir (15), et des moyens de fixation (25) du butoir, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: a) former un butoir ayant une ouverture cen- trale (16) et un rebord continu (17) situé dans l'ouver- ture, b) positionner des moyens de fixation de butoir dans l'ouverture, les moyens de fixation venant en contact avec le rebord, c) attacher les moyens de fixation à l'un des deux éléments d'extrémité espacés. 7. Procédé de montage d'un ressort pneumati- que selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de fixation (25) du butoir ont une forme de cou- pelle ayant une base (26) à une première extrémité et une lèvre continue (27) à l'extrémité opposée. 8. Procédé de montage d'un ressort pneumati- que selon la revendication 7, caractérisé en ce que la lèvre (27) des moyens de fixation en forme de coupelle (25) est en contact avec le rebord continu (17) du bu- toir. 9. Procédé de montage d'un ressort pneumati- que selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de fixation (25) sont reliés par soudage à l'élé- ment d'extrémité. 10. Procédé de montage d'un ressort pneumati- que comportant deux éléments d'extrémité espacés (3, 5; 31, 5), un manchon (2), un butoir (15), et des moyens de fixation (25) du butoir, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: a) former un butoir (15) ayant une ouverture centrale (16) et un rebord continu (17) situé dans l'ou- verture, b) fournir des moyens de fixation en forme de coupelle (25), les moyens ayant une lèvre continue (27) à l'extrémité ouverte et une base (26) à l'extrémité oppo- sée, c) insérer les moyens de fixation (25) dans l'ouverture (16) du butoir jusqu'à ce que la lèvre (27) vienne en contact avec le rebord (17), d) souder les moyens de fixation (25) sur l'un des deux éléments d'extrémité espacés.