Brevet FR2793852A1 — publié le 20001124

La présente invention concerne une sphère ou accumulateur, notamment pneumatique, destinée par exemple à une suspension hydropneumatique de véhicule automobile. De façon classique, une sphère pneumatique comprend une enveloppe extérieure rigide, par exemple métallique, composée d'une partie supérieure et d'une partie inférieure reliées ensemble ou formées monobloc, et une membrane souple déformable fixée à l'intérieur de l'enveloppe, au niveau de la zone de jonction entre les parties supérieure et inférieure. La membrane définit ainsi une chambre supérieure destinée à recevoir par exemple un gaz, dite chambre pneumatique, et une chambre inférieure, destinée à recevoir par exemple un liquide. Dans ce cas, la chambre inférieure communique par l'intermédiaire d'un embout de raccordement avec, par exemple, le circuit hydraulique de la suspension d'un véhicule. Lors de la fabrication de la sphère, la pression de tarage du gaz est d'environ 10 bars. Au cours du fonctionnement de la sphère, la pression du gaz est généralement comprise entre 100 et 200 bars, dans des conditions normales de fonctionnement. Dans certains cas, la pression du gaz dans la chambre pneumatique de la sphère peut atteindre des valeurs anormalement élevées. Ceci se produit notamment sous l'effet d'une élévation accidentelle de la température, par exemple en cas d'incendie du véhicule. Le risque existe alors que la sphère éclate et que des éléments constitutifs métalliques de la sphère soient violemment éjectés. Ceci constitue un danger important pour l'utilisateur. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant une sphère, notamment pneumatique, pour une suspension hydropneumatique de véhicule automobile par exemple, permettant d'éviter l'éclatement de la sphère et donc l'éjection de débris de pièces, lorsque la pression du gaz dans la chambre pneumatique est trop élevée, notamment du fait d'une augmentation anormale de la température. L'invention concerne donc une sphère, notamment pneumatique, comprenant une enveloppe rigide et une membrane souple déformable fixée à l'intérieur de cette enveloppe pour définir deux chambres dont au moins une, dite chambre pneumatique, est destinée à être remplie d'un gaz sous pression, caractérisée en ce qu'elle comprend un élément dont les caractéristiques mécaniques chutent lorsque la température atteint une valeur prédéterminée, ledit élément libérant alors un passage pour ledit gaz depuis la chambre pneumatique, par lequel le gaz s'en échappe, pour ainsi réduire la pression dans ladite chambre pneumatique. Dans une première variante de réalisation, ledit élément est incorporé dans l'enveloppe rigide et, de préférence, dans la partie de l'enveloppe rigide correspondant à ladite chambre pneumatique, le gaz s'échappant alors vers l'extérieur de la sphère lorsque les caractéristiques mécaniques dudit élément ont chuté. La chambre pneumatique comporte un orifice pour l'injection du gaz sous pression, cet orifice étant fermé par un obturateur. De préférence, ledit élément est incorporé dans ledit obturateur. De façon avantageuse, l'élément constitue l'obturateur lui-même. Dans une autre variante de réalisation de l'invention, ledit élément est incorporé dans la pièce de fixation de la membrane sur l'enveloppe rigide. Ladite valeur prédéterminée de température est supérieure à la température maximale d'utilisation de la sphère dans des conditions normales. Ainsi, lorsque la sphère est utilisée dans la suspension d'un véhicule automobile, cette valeur prédéterminée est supérieure à 2000 C. De préférence, le matériau constitutif de 1,élément est un métal à bas point de fusion, supérieur ou égal à 2000 C, ou du type thermoplastique, notamment une polyéthersulfone, un polyétherimide, un polyéthylène-éther ou un polyamide-imide. De préférence, l'élément est soudé ou collé thermiquement dans l'enveloppe rigide ou dans la pièce de fixation de la membrane sur l'enveloppe rigide. De préférence, l'autre chambre de la sphère selon l'invention est destinée à recevoir un liquide et elle est notamment raccordée au circuit hydraulique de la suspension d'un véhicule, lorsque la sphère est destinée à une telle suspension. Dans ce cas, la sphère selon l'invention comprend avantageusement, dans la chambre pneumatique, un moyen associé à l'enveloppe ou à la membrane pour percer ladite membrane en cas de surpression dans la chambre recevant le liquide et, ainsi, réduire la pression dans cette chambre. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite en référence aux dessins annexés qui représentent des modes non limitatifs de réalisation de l'invention et sur lesquels : - La figure 1 représente en coupe axiale un mode de réalisation de la sphère selon l'invention, avec la membrane en position de repos sur la demi-vue gauche et avec la membrane en position basse extrême sur la demi- vue droite, - La figure 2 est une vue agrandie de l'obturateur représenté à la figure 1, - La figure 3 est une vue en perspective de la calotte représentée à la figure 1, et - La f igure 4 est une vue en coupe axiale de la sphère selon l'invention, conforme à la revendication 1, avec la membrane en position haute extrême représentée partiellement. Les éléments communs aux différentes figures seront désignés par les mêmes repères. En référence à la figure 1, la sphère selon l'invention comporte une enveloppe externe 1 rigide, par exemple métallique, ayant une forme générale sensiblement aplatie. L'enveloppe 1 comporte une partie supérieure 11 et une partie inférieure 12 séparées par une zone de jonction 13. Dans ce mode réalisation, l'enveloppe 1 est monobloc. La partie inférieure 12 présente une forme sensiblement hémisphérique, tronquée à sa base pour la fixation d'un embout de raccordement 14. Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 1, la partie supérieure 11 de l'enveloppe 1 présente une forme convexe dont la courbure est orientée vers l'intérieur de la sphère. La sphère comporte également une membrane souple déformable 2 qui est fixée à l'intérieur de l'enveloppe 1, au niveau de la zone de jonction 13, au moyen d'une pièce de fixation 20 présentant la forme d'un anneau. Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 1, l'anneau de fixation 20 est maintenu à l'intérieur de l'enveloppe au moyen d'un insert 3 qui est conformé à cet effet. Cet insert 3 a également pour objet de combler le volume mort situé notamment au-dessus de l'anneau de fixation 20. La membrane 2 définit ainsi une chambre supérieure 4 et une chambre inférieure 5. Lorsque la sphère est destinée à être utilisée dans une suspension hydropneumatique de véhicule automobile, la chambre supérieure 4, dite chambre pneumatique, contient un gaz sous pression, tandis que la chambre inférieure 5 contient un liquide et communique, par l'intermédiaire de l'embout de raccordement 14, avec le circuit hydraulique de la suspension du véhicule (non représenté). En pratique, le gaz sous pression est injecté dans la chambre supérieure 4, par un orifice 15 situé au sommet de l'enveloppe 1. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la membrane 2 est du type multicouches. Elle est étanche et il n'est donc pas nécessaire de réinjecter du gaz, après la fabrication de la sphère. C'est pourquoi l'orifice 15 est obturé par un élément inamovible 16 qui peut notamment être soudé. La sphère selon l'invention comporte également une calotte 6 qui est placée contre la partie supérieure 11 de l'enveloppe 1, au niveau de son sommet. Cette calotte ainsi que son fonctionnement seront décrits plus en détail dans la suite de la description. On se réfère maintenant à la figure 2 qui illustre plus précisément l'obturateur 16 de la chambre supérieure 4. Cet obturateur 16 comporte un élément 16a, dont les caractéristiques mécaniques chutent lorsque la température atteint une valeur prédéterminée, qui le traverse de part en part, selon l'axe 10 de la sphère. Cet élément 16a est soudé dans un évidement pratiqué dans l'obturateur 16, ou encore collé thermiquement. Dans une variante de réalisation, l'élément peut constituer l'obturateur lui-même, en son entier. Cette valeur prédéterminée de la température à partir de laquelle les caractéristiques mécaniques de l'élément chutent est supérieure à la température maximale d'utilisation de la sphère dans des conditions normales. Pour des applications dans le domaine automobile, cette température maximale d'utilisation dans des conditions normales est de l'ordre de 1000C et cette valeur prédéterminée de la température sera choisie supérieure à 2000 C. Le matériau constitutif de l'élément 16a peut être un métal à bas point de fusion, supérieur ou égal à 2000 C. A titre d'exemple, on peut citer les matériaux de brasage. L'élément 16a peut également être réalisé en un matériau du type thermoplastique, par exemple une polyéthersulfone (PES), un polyétherimide (PEI), un polyéthylène-éther (TPE) ou un polyamide-imide (PAI). Le fonctionnement de l'élément 16a sera expliqué dans la suite de la description. Sous l'effet de la pression du liquide qui passe par l'embout 14, la membrane 2 est déplaçable à l'intérieur de l'enveloppe 1 entre une position extrême basse, représentée sur la demi-vue droite de la figure 1 et une position extrême haute, représentée à la figure 4. En position extrême basse, la membrane 2 présente une forme générale hémisphérique et la plaque en for-me de disque 24, fixée sous la zone centrale 22 de la membrane est en contact avec l'embout de raccordement 14. Dans la position haute extrême illustrée à la figure 4, c'est la partie supérieure de la zone centrale 22 de la membrane qui est en contact avec le centre de la calotte 6. Sur la demi-vue gauche de la figure 1, la membrane 2 est représentée dans une position intermédiaire. En conditions normales de fonctionnement, la membrane 2 se déplace donc entre sa position basse extrême et sa position haute extrême. La pression du gaz dans la chambre supérieure 4 est d'environ 10 bars lorsque la membrane 2 est dans la position extrême basse, représentée sur la demi-vue droite de la figure 1. Cette pression correspond sensiblement à la pression de tarage du gaz. Lorsque la membrane se déplace dans l'enveloppe, la pression du gaz dans la chambre supérieure 4 est comprise entre 100 et 200 bars. Sous l'effet d'une élévation accidentelle de la température, par exemple en cas d'incendie du véhicule, la pression du gaz dans la chambre supérieure 4 atteint des valeurs anormalement élevées, notamment supérieures à 200 bars. Dans ce cas, la résistance mécanique du matériau constituant l'élément 16a décroit fortement et celui-ci devient en quelque sorte "mou" et peut même fondre. L'élément l6a peut donc se rompre, être éjecté ou encore fondre lors d'une élévation anormale de la température, ce qui libère un passage pour le gaz qui s'échappe depuis la chambre pneumatique 4 vers l'extérieur. La pression dans la chambre pneumatique diminue de ce fait. ceci évite tout risque d'éclatement ou de fissuration de la sphère sous l'effet de la surpression dans la chambre pneumatique. La baisse des caractéristiques mécaniques de l'élément 16a évite également que l'obturateur 16 ou encore des débris de l'enveloppe rigide 1 soient éjectés. Comme expliqué précédemment, l'élément peut constituer l'obturateur 16 lui-même. Il peut également être prévu en tout point de l'enveloppe 1 et, de préférence, dans la partie supérieure 11 de l'enveloppe 1. L'élément est avantageusement prévu à un endroit de l'enveloppe 1 qui subit peu ou pas de contraintes. On peut notamment se référer à la figure 4 qui illustre un élément 16b en un matériau dont les caractéristiques mécaniques chutent à partir d'une température déterminée, cet élément 16b étant prévu dans la partie supérieure 11 de l'enveloppe. L'élément dont les caractéristiques mécaniques chutent à partir d'une température déterminée peut également être prévu au travers de l'anneau de fixation 20, et donc de l'insert 3 et éventuellement de la membrane 2, dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 1 (non illustré sur les figures). Dans ce cas, lorsque les caractéristiques mécaniques de l'élément chutent sous l'effet d'une température supérieure à la valeur prédéterminée mentionnée ci-dessus, un passage est créé entre la chambre supérieure 4 et la chambre inférieure 5, à travers l'insert 3, l'anneau de fixation 20 et la membrane 2. Le gaz sous pression peut ainsi s'échapper de la chambre supérieure 4 et pénétrer dans la chambre inférieure 5, ce qui provoque également une diminution de la pression dans la chambre pneumatique. On va maintenant s'intéresser à la calotte 6 précédemment mentionnée et qui est illustrée sur les figures 1, 3 et 4. Cette calotte 6 est retenue dans la position illustrée à la figure 1 au moyen de l'insert 3. Dans l'exemple de réalisation illustré, le bord 65 de la calotte 6 est fixé à l'intérieur d'un évidement pratiqué dans le bord supérieur de l'insert 3. Comme l'illustre également la figure 3, la calotte 6 comporte de préférence, sur sa face convexe 60, trois trous 61 et trois rainures radiales 62, chacune s'étendant depuis le sommet 63 de la calotte 6, en regard de l'orifice 15, jusqu'à un trou 61. Ces rainures 62 ont pour objet de faciliter le passage du gaz à l'intérieur de la chambre supérieure 4, lorsque celui-ci est injecté à travers l'orifice 15. il est possible qu'après modification des caractéristiques mécaniques de l'élément 16a et échappement du gaz depuis la chambre supérieure 4 vers l'extérieur ou vers la chambre inférieure 5, la pression du liquide dans la chambre inférieure 5 augmente de façon considérable. Cette augmentation de la pression dans la chambre inférieure 5 peut être également due à l'élévation accidentelle de la température qui a précédemment provoqué la modification des caractéristiques mécaniques de l'élément 16a, mais elle peut avoir d'autres causes. Dans un tel cas, la membrane 2 vient se plaquer contre la calotte 6. Contrairement à ce qui se passe dans la position haute extrême illustrée à la figure 4, la membrane 2 vient alors en contact avec les orifices 61 et une partie de cette membrane pénètre à l'intérieur de ces orifices. Sous l'effet de la pression qui règne dans la chambre inférieure 5, la membrane est percée au niveau des orifices 61. Le percement de la membrane 2, en cas de surpression à l'intérieur de l'enveloppe 1, permet de libérer progressivement l'énergie hydraulique en faisant chuter la pression dans la chambre 5. Ceci supprime tout risque d'éjection de débris de pièces et notamment de la plaque 24. D'autres modes de réalisation de la calotte peuvent bien sûr être retenus. En particulier, la calotte peut présenter une forme sensiblement hémisphérique pour à la fois permettre le percement de la membrane dans des conditions anormales de fonctionnement et remplir la même fonction que l'insert annulaire 3. Par ailleurs, les orifices 61 peuvent être remplacés par des griffes, en saillie sur la face concave de la calotte. Enfin, les moyens permettant de percer la membrane en cas de sur-pression dans la chambre inférieure peuvent être -également associés à la membrane elle-mème. On peut à cet égard se reporter à la demande de brevet FR-97 15 420. Il convient également de noter que l'invention peut s'appliquer à tout type d'enveloppe. En particulier, dans les exemples illustrés, la partie supérieure 11 de l'enveloppe 1 présente une forme convexe et un insert est prévu pour combler le volume mort situé au-dessus de l'anneau de fixation de la membrane. L'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation et on peut prévoir d'autres formes de l'enveloppe permettant également de réduire le volume mort et donc la fatigue de la membrane. On peut notamment se reporter à la demande de brevet FR-2 741 913. L'invention peut également s'appliquer à des sphères classiques qui ne comportent pas de dispositions particulières pour réduire la fatigue de la membrane. Par ailleurs, l'enveloppe externe 1 peut être réalisée en tout matériau approprié, par exemple en acier ou en inox. La membrane peut être du type multicouches, par exemple avec deux couches en caoutchouc entourant une couche en alcool polyvinylique. Elle peut également être du type monocouche, par exemple en poly-uréthane ou nitrile. Enfin, on a qualifié les différentes parties de la sphère de supérieure ou inférieure , mais la sphère peut être disposée d'une manière quelconque, par exemple inclinée, horizontale ou tête en bas. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décri,:#s. Enfin, les repères insérés après les carac--éristiques techniques figurant dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréâtension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée. REVENDICATIONS 1. Sphère, notamment pneumatique, comprenant une enveloppe rigide (1) et une membrane souple déformable (2) disposée à l'intérieur de cette enveloppe pour définir deux chambres (4, 5) dont l'une au moins, dite chambre pneumatique (4), est destinée à être remplie d'un gaz sous pression, caractérisée en ce qu'elle comprend un élément (16a, 16b) dont les caractéristiques mécaniques chutent lorsque la température atteint une valeur prédéterminée, ledit élément libérant alors un passage pour le gaz depuis ladite chambre pneumatique (4), par lequel le gaz s'en échappe, pour réduire ainsi la pression dans ladite chambre pneumatique (4). 2. Sphère selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit élément (16a, 16b) est incorporé dans l'enveloppe rigide (1) de la sphère et, de préférence, dans la partie (11) de l'enveloppe rigide correspondant à la chambre pneumatique (4), le gaz s'échappant alors vers l'extérieur de la sphère lorsque les caractéristiques mécaniques dudit élément ont chuté. 3. Sphère selon la revendication 2, dont la chambre pneumatique (4) comporte un orifice (15) pour l'injection de gaz sous pression, ledit orifice étant fermé par un obturateur, la sphère étant caractérisée en ce que ledit élément (16a) est incorporé dans ledit obturateur (16) . 4. Sphère selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit élément constitue l'obturateur lui-même. 5. Sphère selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit élément est incorporé dans la pièce de fixation (20) de la membrane (2) sur l'enveloppe rigide (1) de la sphère. 6. Sphère selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite valeur prédéterminée de la température est supérieure à 2000C. 7. Sphère selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le matériau constitutif dudit élément (16a, 16b) est un métal à bas point de fusion, supérieur ou égal à 2001C, ou du type thermoplastique, notamment une polyéthersulfone, un polyétherimide, un polyéthylène-éther ou un polyamide-imide. 8. Sphère selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit élément (16a, 16b) est soudé ou collé thermiquement dans l'enveloppe rigide (1) de la sphère ou dans la pièce de fixation (20) de la membrane (2) sur ladite enveloppe rigide. 9. Sphère selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'autre chambre définie par la membrane (2) est destinée à contenir un liquide, cette autre chambre étant notamment raccordée au circuit hydraulique de la suspension d'un véhicule, lorsque la sphère est destinée à une telle suspension. 10. Sphère selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans la chambre pneumatique (4), un moyen (6) associé à l'enveloppe (1) ou à la membrane (2) pour percer ladite membrane en cas de surpression dans la chambre (5) contenant le liquide et, ainsi, réduire la pression dans cette chambre.