FR2793852A1

FR2793852A1 - Sphere ou accumulateur a membrane comportant un element dont les caracteristiques mecaniques chutent a partir d'une temperature determinee

Info

Publication number: FR2793852A1
Application number: FR9906351A
Authority: FR
Inventors: Borgne Cedric Le
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2000-11-24
Anticipated expiration: 2019-05-19
Also published as: WO2000071898A1; FR2793852B1; EP1181456A1

Abstract

L'invention concerne une sphère, notamment pneumatique, comprenant une enveloppe rigide (1) et une membrane souple déformable (2) fixée à l'intérieur de cette enveloppe pour définir deux chambres dont l'une au moins, dite chambre pneumatique (4), est destinée à être remplie d'un gaz sous pression.Selon l'invention, la sphère comprend un élément (16a) dont les caractéristiques mécaniques chutent lorsque la température atteint une valeur prédéterminée, ledit élément libérant alors un passage pour le gaz depuis la chambre pneumatique (4) par lequel le gaz s'en échappe, pour ainsi réduire la pression dans ladite chambre pneumatique.L'invention s'applique aux suspensions de véhicule automobile.

Description

La présente invention concerne une sphère ou accumulateur, notamment pneumatique, destinée par exempleà 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 fixéeà 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 destinéeà recevoir par exemple un gaz, dite chambre pneumatique, et une chambre inférieure, destinéeà 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'environ10 bars. Au cours du fonctionnement de la sphère, la pression du gaz est généralement comprise entre100 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 fixéeà l'intérieur de cette enveloppe pour définir deux chambres dont au moins une, dite chambre pneumatique, est destinéeà 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 correspondantà 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 supérieureà 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 supérieureà 2000C. De préférence, le matériau constitutif de 1,élément est un métalà bas point de fusion, supérieur ou égalà 2000C, 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 destinéeà 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 associéà l'enveloppe ouà 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 clairementà 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 figure1 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 représentéà la figure1, - La figure3 est une vue en perspective de la calotte représentéeà la figure1, et - Laf igure 4 est une vue en coupe axiale de la sphère selon l'invention, conformeà la revendication1, avec la membrane en position haute extrême représentée partiellement.

Les éléments communs aux différentes figures seront désignés par les mêmes repères.

En référenceà la figure1, la sphère selon l'invention comporte une enveloppe externe1 rigide, par exemple métallique, ayant une forme générale sensiblement aplatie.

L'enveloppe1 comporte une partie supérieure11 et une partie inférieure 12 séparées par une zone de jonction13. Dans ce mode réalisation, l'enveloppe1 est monobloc.

La partie inférieure 12 présente une forme sensiblement hémisphérique, tronquéeà sa base pour la fixation d'un embout de raccordement 14.

Dans l'exemple de réalisation illustréà la figure 1, la partie supérieure11 de l'enveloppe1 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 fixéeà l'intérieur de l'enveloppe 1, au niveau de la zone de jonction13, au moyen d'une pièce de fixation 20 présentant la forme d'un anneau.

Dans l'exemple de réalisation illustréà la figure 1, l'anneau de fixation 20 est maintenuà l'intérieur de l'enveloppe au moyen d'un insert3 qui est conforméà cet effet. Cet insert3 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 inférieure5.

Lorsque la sphère est destinéeà 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 inférieure5 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 orifice15 situé au sommet de l'enveloppe1.

Dans l'exemple représenté sur la figure1, 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'orifice15 est obturé par un élément inamovible16 qui peut notamment être soudé.

La sphère selon l'invention comporte également une calotte6 qui est placée contre la partie supérieure11 de l'enveloppe1, 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 maintenantà la figure 2 qui illustre plus précisément l'obturateur16 de la chambre supérieure 4.

Cet obturateur16 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'axe10 de la sphère.

Cet élément 16a est soudé dans un évidement pratiqué dans l'obturateur16, ou encorecollé thermiquement.

Dans une variante de réalisation, l'élément peut constituer l'obturateur lui-même, en son entier.

Cette valeur prédéterminée de la températureà partir de laquelle les caractéristiques mécaniques de l'élément chutent est supérieureà 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 supérieureà 2000C. Le matériau constitutif de l'élément 16a peut être un métalà bas point de fusion, supérieur ou égalà 2000C. 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'enveloppe1 entre une position extrême basse, représentée sur la demi-vue droite de la figure1 et une position extrême haute, représentéeà 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 illustréeà 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 calotte6.

Sur la demi-vue gauche de la figure1, 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'environ10 bars lorsque la membrane 2 est dans la position extrême basse, représentée sur la demi-vue droite de la figure1. Cette pression correspond sensiblementà 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 entre100 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'éclatementou 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'obturateur16 ou encore des débris de l'enveloppe rigide1 soient éjectés.

Comme expliqué précédemment, l'élément peut constituer l'obturateur16 lui-même. Il peut également être prévu en tout point de l'enveloppe1 et, de préférence, dans la partie supérieure11 de l'enveloppe 1. L'élément est avantageusement prévuà un endroit de l'enveloppe1 qui subit peu ou pas de contraintes. On peut notamment se référerà la figure 4 qui illustre un élément16b en un matériau dont les caractéristiques mécaniques chutentà partir d'une température déterminée, cet élément16b étant prévu dans la partie supérieure11 de l'enveloppe.

L'élément dont les caractéristiques mécaniques chutentà 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 illustréà la figure1 (non illustré sur les figures). Dans ce cas, lorsque les caractéristiques mécaniques de l'élément chutent sous l'effet d'une température supérieureà la valeur prédéterminée mentionnée ci-dessus, un passage est créé entre la chambre supérieure 4 et la chambre inférieure5, à travers l'insert3, 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 inférieure5, ce qui provoque également une diminution de la pression dans la chambre pneumatique.

On va maintenant s'intéresserà la calotte6 précédemment mentionnée et qui est illustrée sur les figures1, 3 et 4.

Cette calotte6 est retenue dans la position illustréeà la figure1 au moyen de l'insert 3.

Dans l'exemple de réalisation illustré, le bord65 de la calotte6 est fixéà l'intérieur d'un évidement pratiqué dans le bord supérieur de l'insert 3.

Comme l'illustre également la figure3, la calotte 6 comporte de préférence, sur sa face convexe60, trois trous61 et trois rainures radiales62, chacune s'étendant depuis le sommet63 de la calotte6, en regard de l'orifice15, jusqu'à un trou61.

Ces rainures62 ont pour objet de faciliter le passage du gazà l'intérieur de la chambre supérieure 4, lorsque celui-ci est injectéà travers l'orifice15.

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 inférieure5, la pression du liquide dans la chambre inférieure5 augmente de façon considérable. Cette augmentation de la pression dans la chambre inférieure5 peut être également dueà 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 calotte6. Contrairementà ce qui se passe dans la position haute extrême illustréeà la figure 4, la membrane 2 vient alors en contact avec les orifices 61 et une partie de cette membrane pénètreà l'intérieur de ces orifices.

Sous l'effet de la pression qui règne dans la chambre inférieure5, la membrane est percée au niveau des orifices61.

Le percement de la membrane 2, en cas de surpressionà l'intérieur de l'enveloppe1, permet de libérer progressivement l'énergie hydraulique en faisant chuter la pression dans la chambre5. 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 pourà la fois permettre le percement de la membrane dans des conditions anormales de fonctionnement et remplir la même fonction que l'insert annulaire3.

Par ailleurs, les orifices61 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 associésà la membrane elle-mème.

On peutà cet égard se reporterà la demande de brevet FR-97 15 420.

Il convient également de noter que l'invention peut s'appliquerà tout type d'enveloppe.

En particulier, dans les exemples illustrés, la partie supérieure11 de l'enveloppe1 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 limitéeà 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 reporterà la demande de brevet FR-2 741913.

L'invention peut également s'appliquerà des sphères classiques qui ne comportent pas de dispositions particulières pour réduire la fatigue de la membrane.

Par ailleurs, l'enveloppe externe1 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.

Claims

REVENDICATIONS 1. Sphère, notamment pneumatique, comprenant une enveloppe rigide(1) et une membrane souple déformable (2) disposéeà l'intérieur de cette enveloppe pour définir deux chambres (4,5) dont l'une au moins, dite chambre pneumatique (4), est destinéeà 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 revendication1, 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 revendication3, caractérisée en ce que ledit élément constitue l'obturateur lui-même. 5. Sphère selon la revendication1, 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 revendications1 à 5, caractérisée en ce que ladite valeur prédéterminée de la température est supérieureà 2000C. 7. Sphère selon l'une des revendications1 à 6, caractérisée en ce que le matériau constitutif dudit élément (16a,16b) est un métalà bas point de fusion, supérieur ou égalà 2001C, ou du type thermoplastique, notamment une polyéthersulfone, un polyétherimide, un polyéthylène-éther ou un polyamide-imide. 8. Sphère selon l'une des revendications1 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 revendications1 à 8, caractérisée en ce que l'autre chambre définie par la membrane (2) est destinéeà contenir un liquide, cette autre chambre étant notamment raccordée au circuit hydraulique de la suspension d'un véhicule, lorsque la sphère est destinéeà une telle suspension. 10. Sphère selon l'une des revendications1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans la chambre pneumatique (4), un moyen(6) associéà l'enveloppe(1) ouà 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.