FR2481394A1 - FLUID SPRING - Google Patents
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Abstract
Description
RESSORT FLUIDIQUEFLUID SPRING
La présente invention concerne les ressorts fluidiques et plus The present invention relates to fluidic springs and more
particulièrement ceux qui permettent de limiter le débatte- especially those that limit the debate-
ment des roues de certains véhicules tes quepar exempleles wheels of certain vehicles such as for example
véhicules de travaux publics.public works vehicles.
Jusqu'à présent, on ne connait que des ressorts mécaniques hélicoïdaux a boudin ou bien alors des butées en caoutchouc qui présentent des inconvénients non négligeables; d'une part, ces deux types de ressort restituent une partie de l'énergie qu'ils ont emmaganisee ce qui provoque un amortissement de qualité moyenne et, d'autre part, ces deux types de ressort sont peu fiablesdans le temps; en effet, le ressort mécanique se fatigueget la butée en caoutchouc se désagr&ège, entraînant ainsi une absorption d'énergie beaucoup moins importante que Until now, only helical coil coil springs are known or else rubber stops which have significant drawbacks; on the one hand, these two types of spring restore part of the energy that they have stored which causes a damping of average quality and, on the other hand, these two types of spring are not very reliable over time; in fact, the mechanical spring gets tired and the rubber stopper breaks up, thus resulting in a much lower energy absorption than
pendant leur état neuf.during their new condition.
La présente invention a pour but de remédier a ces inconvénients The object of the present invention is to remedy these drawbacks
et de réaliser un ressort fluidique permettant d'annuler l'é- and to produce a fluidic spring making it possible to cancel the
nergie cinétique d'une masse extérieure mobile sur une course relativement faible en emmagasinant l'énergie correspondante mais en ne restituant à la masse mobile qu'une faible valeur kinetic energy of a mobile external mass over a relatively small stroke by storing the corresponding energy but by restoring only a small value to the mobile mass
de cette énergie.of this energy.
Plus particulièrement: la présente invention a pour objet un ressort fluidique qui se caractérise par le fait qu'il comprend une ohambre decompression remplie d'un fluide compressible, un piston apte à se translater dans au moins une partie de la chambre, des moyens pour transmettre une force extérieure au piston et des moyens pour compenser les éventuelles pertes du More particularly: the subject of the present invention is a fluid spring which is characterized by the fact that it comprises a decompression chamber filled with a compressible fluid, a piston capable of translating into at least part of the chamber, means for transmit an external force to the piston and means to compensate for any losses of the
fluide dans la chambre.fluid in the room.
Avantageusement, le piston comporte un clapet anti-retour associé à des moyens d'amortissements constituéspar un orifice Advantageously, the piston includes a non-return valve associated with damping means constituted by an orifice
de laminage calibré.of calibrated rolling.
Les moyens pour compenser les éventuelles pertes du fluide dans la chambre comportentune réserve de fluide, des moyens pour appliquer une pression sur le fluide contenu dans la réserve, et une valve commandable mettant en communication la The means for compensating for any losses of the fluid in the chamber include a reserve of fluid, means for applying pressure to the fluid contained in the reserve, and a controllable valve bringing the
réserve avec la chambre; cette valve étant de préférence cons- reservation with the room; this valve preferably being cons-
tituée d'un clapet muni de deux tiges sur chacune de ses ex- with a valve fitted with two rods on each of its ex-
trémités, d'un ressort et d'un siège. hoppers, a spring and a seat.
La chambre comporte de préférence une butée pour définir la The chamber preferably includes a stop to define the
position de repos du piston; cette butée est, de plus, dis- piston rest position; this stop is, moreover, dis-
posée de façon à limiter le déplacement de l'une des tiges du clapet. installed so as to limit the displacement of one of the valve stems.
L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple parti- The invention will be better understood using a partial example.
culier de réalisation, qui sera à présent décrit, à titre non limitatif, en référence aux figures dans lesquelles: - la figure 1 représente une coupe du ressort fluidique en culier of realization, which will now be described, without limitation, with reference to the figures in which: - Figure 1 shows a section of the fluid spring in
position moyenne de fonctionnement.average operating position.
- la figure 2 représente une coupe partielle du ressort en - Figure 2 shows a partial section of the spring in
position repos.rest position.
- la figure 3 représente un mode de réalisation du réservoir principal. - Figure 3 shows an embodiment of the main tank.
- la figure 4 représente une section transversale de ce réser- - Figure 4 shows a cross section of this reser-
voir.see.
En référence aux figures 1 à 4, le ressort fluidiqte est cons- With reference to FIGS. 1 to 4, the fluid spring is cons-
titué d'un corps central 1, de forme extérieure parallèlépipé- with a central body 1, of parallelepipipate external shape
dique, dans lequel est pratiqué un alésage 2 définissant ainsi une chambre de compression 3. Un piston 4, conformé en une tête et une tige 6, coulisse par l'intermédiaire de sa tête 5 dans l'alésage 2 du corps central 1. La tige du piston 4 est guidée dans le corps 1 au moyen d'un palier 7, disposé entre ces deux éléments, prenant appui contre un épaulement 8 ménagé dans l'alésage 2. Le palier 7 est maintenu en position à l'aide dique, in which is formed a bore 2 thus defining a compression chamber 3. A piston 4, shaped as a head and a rod 6, slides by means of its head 5 in the bore 2 of the central body 1. The piston rod 4 is guided in the body 1 by means of a bearing 7, disposed between these two elements, bearing against a shoulder 8 formed in the bore 2. The bearing 7 is held in position using
d'une bague 9 filetée extérieurement se montant dans un tarau- an externally threaded ring 9 which is mounted in a thread
dage pratiqué dans l'alésage du corps central 1. Dans cette dage practiced in the bore of the central body 1. In this
bague 9 est pratiqué un perçage 10 recevant la tige 6 de pis- ring 9 is drilled 10 receiving rod 6 of pis-
ton 4 de diamètre équivalent à celui pratiqué dans le palier 7. tone 4 of diameter equivalent to that practiced in bearing 7.
L'étanchéité est obtenue au moyen de deux joints Il et 12 dis- The seal is obtained by means of two seals Il and 12 dis-
posés respectivement dans une gorge extérieure 13 en regard de l'alésage du corps 1 et dans une gorge intérieure 14 en regard de la tige 6 de piston 4. De même, le perçage 10 de la bague 9 est muni d'un joint racleur 15 empêchant l'introduction de placed respectively in an outer groove 13 opposite the bore of the body 1 and in an inner groove 14 opposite the piston rod 6 4. Similarly, the bore 10 of the ring 9 is provided with a scraper seal 15 preventing the introduction of
poussières et impuretés provenant de l'extérieur. dust and impurities from the outside.
La tète 5 du piston 4 est équipée, d'une part, d'un clapet anti-retour 16, d'un type connu en soi, constitué d'une bille 17, d'un siège 18 et d'un orifice de passage 19 et, d'autre part, d'un orifice de laminage calibré 20. Ces orifices 19 et The head 5 of the piston 4 is equipped, on the one hand, with a non-return valve 16, of a type known per se, consisting of a ball 17, a seat 18 and a passage orifice 19 and, on the other hand, a calibrated rolling orifice 20. These orifices 19 and
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débouchent par l'intermédiaire d'un passage radial 21, ména- open out via a radial passage 21, mena-
gé dans la tige 6 du piston 4, dans un volume 22- et mettent ge in the rod 6 of the piston 4, in a volume 22- and put
ainsi en communication la chambre 3 avec ce volume 22. thus in communication the chamber 3 with this volume 22.
Sur l'extérieur du corps central 1 est ménagé un bossage 23, pourvu d'un perçage 24 taraudé sur une partie de sa périphérie, et recevant une valve se présentant sous la forme d'un clapet basculant 25 muni de deux tiges 26 et 27 disposées chacune de On the outside of the central body 1 is formed a boss 23, provided with a threaded bore 24 on a part of its periphery, and receiving a valve in the form of a tilting valve 25 provided with two rods 26 and 27 each arranged
part et d'autre du corps de clapet 25. on either side of the valve body 25.
Ce dernier est maintenu au moyen d'un siège 28, percé sur toute sa longueur d'un canal 29 renfermant un ressort de rappel 30 venant en butée contre un épaulement pratiqué dans le canal 29 et contre une collerette disposée à l'extrémité de la première The latter is held by means of a seat 28, pierced over its entire length with a channel 29 containing a return spring 30 abutting against a shoulder formed in the channel 29 and against a flange disposed at the end of the first
tige 26. Le siège 28 se visse dans la partie taraudée du per- rod 26. The seat 28 is screwed into the threaded part of the
çage 24, l'étanchéité étant assurée par un joint 31 disposé en hole 24, the seal being ensured by a seal 31 arranged in
regard du perçage 24.hole look 24.
La seconde tige 27 du clapet 25 débouche dans l'alésage 2 du corps 1 et se trouve, en position repos, représentée sur la The second rod 27 of the valve 25 opens into the bore 2 of the body 1 and is, in the rest position, shown on the
figure 2, basculée par la tête 5 du piston 4 dans un décroche- Figure 2, tilted by the head 5 of the piston 4 in a release
ment 56 de la surface du palier 7 s'appuyant contre l'épaulement 8. ment 56 of the surface of the bearing 7 pressing against the shoulder 8.
Sur la paroi du corps central 1 opposée à celle munie du bossa- On the wall of the central body 1 opposite to that provided with the bossa-
ge 23, est soudé un réservoir 32 de forme extérieure parallèlé- ge 23, a tank 32 of parallel external shape is welded
pipédique. Ce réservoir représenté sur les figures 1, 3 et 4 est muni d'un croisillon 33 constitué de trois nervures 34, 35 et 2.5 36; les nervures 34 et 35 étant disposées de chaque côté de la nervure 36 l'une en-dessous de l'autre, et sont recouvertes pipedic. This reservoir shown in Figures 1, 3 and 4 is provided with a spider 33 consisting of three ribs 34, 35 and 2.5 36; the ribs 34 and 35 being arranged on each side of the rib 36 one below the other, and are covered
de coquilles se présentant sous la forme de quatre parois laté- shells in the form of four side walls
rales 37, 38, 39 et 40. L'une des extrémités du réservoir 32 est obturée par un fond 41 tandis que l'autre extrémité est soudée sur la paroi du corps 1. La communication du fluide entre la chambre de compression 3 et le réservoir 32 est obtenue au rails 37, 38, 39 and 40. One end of the tank 32 is closed off by a bottom 41 while the other end is welded to the wall of the body 1. The communication of the fluid between the compression chamber 3 and the tank 32 is obtained at
moyen d'un passage 42 pratiqué dans cette paroi. La libre circu- by means of a passage 42 formed in this wall. Free movement
lation du fluide à l'intérieur du réservoir 32 est assurée par des ouvertures 43 pratiquées dans le croisillon 33. Les parois latérales comportent, de plus, une vis de purge 44 destinée à lation of the fluid inside the tank 32 is provided by openings 43 made in the spider 33. The side walls further include a bleed screw 44 intended for
retirer l'air au moment du remplissage du réservoir. remove the air when filling the tank.
Il est également prévu sur le fond 41 deux oreilles 57 destinées There are also provided on the bottom 41 two ears 57 intended
à fixer le ressort fluidique sur un châssis ou une machine. to fix the fluid spring on a chassis or a machine.
Ce réservoir 32 est capable de résister à une pression inté- This reservoir 32 is capable of withstanding an internal pressure
rieure très importante malgré sa légèreté, car les épaisseurs de métal peuvent être réduites en conséquence, les nervures 34, 35 et 36 travaillant en traction et empêchant le fond 41 very important despite its lightness, because the metal thicknesses can be reduced accordingly, the ribs 34, 35 and 36 working in traction and preventing the bottom 41
et les parois latérales de se déformer de façon importante. and the side walls to deform significantly.
Enfin, un réservoir de compensation 45 est fixé au moyen de vis 46 sur la paroi latérale du corps 1 contenant le bossage 23, un joint plat 47 étant disposé entre le réservoir 45 et le Finally, a compensation tank 45 is fixed by means of screws 46 to the side wall of the body 1 containing the boss 23, a flat seal 47 being disposed between the tank 45 and the
corps 1 empêchant les fuites de liquide. body 1 preventing liquid leakage.
Ce réservoir 45, contenant un volume de fluide 48, est muni d'un premier bouchon 49 faisant office de remplissage et de - mise à niveau du volume de fluide 48 et d'un second bouchon comportant un trou 51 de mise à l'air libre, et disposé au-dessus du bouchon 49, de manière à appliquer sur le volume This reservoir 45, containing a volume of fluid 48, is provided with a first plug 49 serving as filling and - leveling the volume of fluid 48 and with a second plug having a hole 51 for venting free, and arranged above the plug 49, so as to apply to the volume
48 la pression atmosphérique.48 atmospheric pressure.
Une oreille de fixation 52 est rapportée sur le réservoir 48, A fixing lug 52 is attached to the reservoir 48,
et est destinée,-avec les oreilles 57 à fixer le ressort flui- and is intended, -with the ears 57 to fix the fluid spring-
dique sur un châssis ou une machine. Ces oreilles 57 et.52 ne on a chassis or a machine. These ears 57 and 52 do not
supportent pas les efforts provenant d'une masse 53 (représen- cannot withstand the forces coming from a mass 53 (represented
té sur la figure 1) en mouvement puisqu'un talon 54 de reprise des efforts est disposé derrière la face opposée à celle guidant tee in FIG. 1) in movement since a heel 54 for taking up the forces is disposed behind the face opposite to that guiding
la tige de piston.the piston rod.
A l'extrémité du canal 29 du siège 28 est emmanché un tube d'as- At the end of the channel 29 of the seat 28 is fitted a suction tube
piration 55 débouchant par son autre extrémité vers le bas piration 55 emerging from its other end down
du réservoir 45 pour éviter qu'il ne puisse aspirer de l'air. from tank 45 to prevent it from sucking in air.
Ce réservoir 45 est de fabrication légère du fait qu'il n'a pas à résister à une pression intérieurepuisqu'il est mis à l'air libre au moyen du deuxième bouchon 50 muni de son trou de This tank 45 is lightly manufactured because it does not have to withstand an internal pressure since it is put into the open air by means of the second plug 50 provided with its
passage 51.passage 51.
Le fluide utilisé dans les diverses chambres du ressort flui- The fluid used in the various chambers of the fluid spring
dique est une huile spéciale à base de silicone à coefficient dique is a special silicone oil with a coefficient
de compressibilité élevé et à faible viscosité. high compressibility and low viscosity.
Avant la mise en fonctionnement du ressort, les chambres 3, Before the spring is put into operation, the chambers 3,
22 et le réservoir 32 sont exempts de bulles d'air et le ré- 22 and the reservoir 32 are free of air bubbles and the
servoir 45 est mis à niveau au moyen du bouchon 49. servoir 45 is leveled by means of the plug 49.
Le fonctionnement du ressort fluidique selon les figures 1 et The operation of the fluid spring according to FIGS. 1 and
2 est le suivant.2 is as follows.
A l'état repos (figure 2), la tige 6 du piston 4 est complète- In the rest state (FIG. 2), the rod 6 of the piston 4 is complete.
ment sortie vers le bas et repose par sa tête 5 sur la surface du palier 7; de ce fait, cette tête 5 bascule la seconde tige ment output down and rests by its head 5 on the surface of the bearing 7; therefore, this head 5 rocks the second rod
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27 du clapet 25 dans le décrochement 56 du palier 7. 27 of the valve 25 in the recess 56 of the bearing 7.
Le basculement du clapet 25 met en communication le volume de fluide 48 du réservoir de compensation 45 et la chambre 22 grâce The tilting of the valve 25 puts the fluid volume 48 of the compensation tank 45 into communication with the chamber 22.
au tube 55 emmanché dans le canal 29 du siège 28; cette cham- to the tube 55 fitted into the channel 29 of the seat 28; this room
bre 22 communique également avec la chambre de compression 3 au moyen du perçage 21, de l'orifice 19 du clapet anti-retour 16 et de l'orifice de laminage 20; cette chambre 3 communiquant bre 22 also communicates with the compression chamber 3 by means of the bore 21, the orifice 19 of the non-return valve 16 and the rolling orifice 20; this bedroom 3 communicating
avec le réservoir 32 au moyen du trou de passage 42. with the reservoir 32 by means of the through hole 42.
De ce fait, les divers volumes du fluide 48, 22, 3 et 32 sont reliés entre eux et sont, de plus, à la pression atmosphérique grâce au trou de mise à 1iair libre 51 pratiqué dans le bouchon 50. La masse a arrêter 53, vrient au contact de la tige 6 du piston 4 et pousse ce dernier vers le haut, ce qui a pour effet de libérer la tige 27 du clapet qui est ramené contre son siège As a result, the various volumes of the fluid 48, 22, 3 and 32 are interconnected and are, moreover, at atmospheric pressure thanks to the free air opening hole 51 made in the plug 50. The mass to be stopped 53 , move in contact with the rod 6 of the piston 4 and pushes the latter upwards, which has the effect of releasing the rod 27 from the valve which is brought back against its seat
28 au moyen du ressort de rappel 30. 28 by means of the return spring 30.
Le fluide principalcomposé des volumes 22, 3 et 32,est isolé du volume de fluide de compensation 48, le corps central 1 étant devenu étanche. Toute augmentation de la pression interne appuie le clapet 25 contre son siège 28 et assure l'étanchéité à ce niveau. Le piston 4, toujours poussé par la masse à arrêter 53, balaye l'alésage 2 du corps central 1, la chambre 22 située sous la The main fluid composed of volumes 22, 3 and 32 is isolated from the volume of compensation fluid 48, the central body 1 having become sealed. Any increase in internal pressure presses the valve 25 against its seat 28 and seals at this level. The piston 4, still pushed by the mass to be stopped 53, scans the bore 2 of the central body 1, the chamber 22 located under the
tête.5 du piston 4 étant alimentée par le clapet 16 et l'ori- head.5 of the piston 4 being supplied by the valve 16 and the ori-
fice 20 à partir du volume 3; ainsi, il n'y a pas de dépres- part 20 from volume 3; so there is no depres-
sion sous la tête 5 du piston 4.under the head 5 of the piston 4.
La pénétration du piston 4 à l'intérieur de l'alésage 2 réduit le volume total de l'huile qui est contenu dans la chambre 3 The penetration of the piston 4 inside the bore 2 reduces the total volume of oil which is contained in the chamber 3
et le réservoir 32.and the tank 32.
Cette réduction de volume provoque, du fait de la compressibili- This reduction in volume causes, due to the compressibility
té de l'huile, une augmentation corrélative de la pression dans les chambres 3 et 32; cette pression crée une force résistante croissante avec la course contre l'action de la masse extérieure 53. La course de ce piston se poursuit jusqu'à ce que la réaction du ressort fluidique soit égale à l'effort fourni par la masse à arrêter. Si le piston arrive en bout de course, il vient alors buter contre le fond du corps 1, lui-même en appui sur t of oil, a corresponding increase in pressure in chambers 3 and 32; this pressure creates an increasing resistance force with the stroke against the action of the external mass 53. The stroke of this piston continues until the reaction of the fluid spring is equal to the force supplied by the mass to be stopped. If the piston reaches the end of its travel, it then abuts against the bottom of the body 1, itself pressing on
le talon 54 de reprise des efforts.the heel 54 of resumption of efforts.
La masse à arrêter 53 a ainsi été ralentie puis stoppée. Elle The mass to be stopped 53 was thus slowed down and then stopped. She
redescend à ce moment là et le piston 4 est libéré. descends at this time and the piston 4 is released.
Ce dernier est poussé vers le bas par la pression s'exerçant sur la section de sa tige 6; le piston 5 étant partiellement équilibré du fait de la présence des orifices 19 et 21. La cham- The latter is pushed down by the pressure exerted on the section of its rod 6; the piston 5 being partially balanced due to the presence of the orifices 19 and 21. The cham-
bre 22 se comprime et, de ce fait, la bille 17 du clapet anti- bre 22 compresses and, as a result, the ball 17 of the check valve
retour 16 vient se plaquer contre son siège 18. Le fluide est obligé de passer au travers de l'orifice calibré de laminage 20. Il est donc ainsi laminé de la chambre 22 vers la chambre 3; le piston 4 ne peut redescendre que lentement et arrive en butée au contact du palier 7 ce qui a pour effet de basculer la tige 27 du clapet 25 dans le décrochement 56, et de mettre à nouveau en communication la chambre de compensation 48 avec les chambres return 16 is pressed against its seat 18. The fluid is forced to pass through the calibrated orifice of rolling 20. It is thus laminated from chamber 22 to chamber 3; the piston 4 can only descend slowly and comes into abutment in contact with the bearing 7 which has the effect of tilting the rod 27 of the valve 25 in the recess 56, and again placing the compensation chamber 48 in communication with the chambers
22, 3 et 32. Le ressort fluidique est en position repos. 22, 3 and 32. The fluid spring is in the rest position.
De plus, dans la phase redescente du piston, la plus grande par- In addition, in the lowering phase of the piston, the largest part
tie de l'énergie emmaganisée dans le ressort fluidique est dis- tie of energy stored in the fluid spring is dis-
sipée en chaleur dans le dispositif d'amortissement et donc n'est pas restituée à la masse extérieure ce qui constitue un avantage siphoned off as heat in the damping device and therefore is not returned to the external mass, which is an advantage
important de ce ressort.important of this spring.
En cas d'échauffement de l'huile ayant provoqué une augmentation de pression interne ou un changement de température tel qu'il If the oil has heated up causing an increase in internal pressure or a change in temperature such that
y ait eu un phénomène de contraction, ou encore des fuites lé- there has been a phenomenon of contraction, or even small leaks
gères ou des suintements de liquide au niveau des joints, ces divers incidents seraient compensés automatiquement en position liquid seepage at the seals, these various incidents would be automatically compensated for in position
de repos par le réservoir de compensation. rest by the compensation tank.
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