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" Perfectionnements apportés aux mâts élastiques, plus spéci ment pour les trains d'atterrissage des aéronefs ".
L'invention est relative aux dispositifs du genre des mâts plastiques tels notamment que ceux.utilisés pour les trains d'atterrissage des aéronefs.
L'objet principal de l'invention consiste en une nouvelle structure: de mât élastique qui est capable de fonctionner convenablement quelle que soit sa position par rapport à la verticale, un tel niât étant par suite d'application particulièrement avantageuse sur divers types de trains d'atterrisage ou autres structures de ce genre, et même dans les cas où doit être prévu un renversement complet ou partiel, ainsi que oela se passe pour certains trains escamotables et pour les engins effectuant des vols à l'envers.
L'invention a encore pour objet une nouvelle structure de mat élastique qui est extrêmement rigide eu égard à son poids et à sa traînée aérodynamique, la forme générale étant telle que le degré
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de compression, ainsi que les autres caractéristiques, puissent être rapidement modifiés pendant l'assemblage des divers éléments sans pour cela modifier les dimensions de ces derniers ni de l'ensemble du mât.
L'invention prévoit à cet effet un mât dans lequel est ménagé un piston flottant qui est libre par rapport au cylindre et au tube plongeur, et qui est agencé de façon à constituer la limite entre le liquide et le gaz comprimé. Si désiré, un piston fixe, c'est-à-dire ancré sur le cylindre, peut également être prévu à l'intérieur du tube plongeur dans le but de permettre d'obtenir un effet positif d'amortis- sement pendant l'expansion et le mouvement de rebondissement du mât.
En outre, dans un mât élastique comprenant une unité dont toute la longueur est constituée par deux tubes servant respectivement de cylindre et de piston plongeur, et conformément à une autre disposi- tion de l'invention, l'espace intérieur contenant le gaz comprimé est limité par un élément formant fond ou culasse et établi séparément du tube correspondant, lequel élément est disposé en un point intermé- diaire entre les extrémités du tube auquel il est attaché et qu'il contribue à fermer de façon étanche. Ainsi, l'ensemble dea deux tubes peut constituer toute la longueur du mât, étant établi selon la forme générale et les dimensions du train d'atterrissage ou semblable, tandis qu'une portion seulement de la longueur totale peut être utilisée pour le liquide et le gaz comprimé.
Conformément encore à une autre disposition de l'invention, lea portions périphériques de deux garni- tures d'étanchéité adjacente;sur le piston plongeur sont toutes deux tournées axialement l'une vers l'autre, et, de préférence, l'espace intermédiaire est mis en communication avec le liquide a l'intérieur du mât, de sorte que la pression du fluide ainsi créédane ledit espace tend à presser ces garnitures contre l'intérieur du tube constituant le cylindre. On évite par là même l'entrée de l'air pendant l'extension du mât, et on assure la lubrification de la tête de piston et des garnitures.
Selon un mode de réalisation préféré, un mât conforme à l'invention présente un rebord intérieur sur l'un au moins des tubes et à sa base* c'est-à-dire à l'extrémité qui recouvre l'autre tube, @
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ce rebord intérieur permettant de fixer facilement une tête de piston sur le tube intérieur, lorsqu'une telle disposition est prévue, et permettant aussi d'y adapter une butée de limitation d'un type perfectionné lorsque c'est le cas.
L'invention est illustrée sur les dessins schématiques ciannexés dans lesquels : la figure 1 montre en coupe axiale un mât d'atterrissage élastique établi conformément à l'un des modes de réalisation de l'invention; lea figures :il et 3 montrent en coupe axiale schématique un dispositif du même genre établi conformément à deux autres modes de réalisation; la figure 4 montre en élévation, à une échelle réduite, un dispositif tel que celui dela figure 3; la figure 5 montre en coupe partielle, et à plus grande échelle, certaines parties d'un dispositif conforme à l'invention; les figures 6 et 7, enfin, montrent respectivement, en coupe axiale et .en coupe par la ligne 7-7 figure 6, un autre mode de réalisation de l'invention.
Il doit être entendu que, pour rendre clair le fonctionnement général, les diamètres des divers éléments montrés sur les dessins ont été un peu exagérés, et que, comme on le fait généralement aujourd'hui pour les avions, l'épaisseur des tubes et leurs diamètres peuvent avantageusement être réduits en proportion de le. course et du recouvrement du tube piston à l'intérieur du tube cylindre.
Se référant d'abord à la figure 1, le tube cylindre est indiqué en Io, et il est muni, à celle de ses extrémités qui sera dénommée dans ce qui suit extrémité intérieure 11, d'un coussinet 12 établi en un matériau anti-friction et comprenant une légère garniture annulaire 13 pour empêcher l'introduction de la poussière et d'autres matières étrangères.
Dans le coussinet 12 est monté coulissant un tube piston 14 portant à son extrémité intérieure un élément substantiellement cylindrique 15 formant la tête du piston. Ce dernier est muni à sa périphérie
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de tous dispositifs de garnitures ou segments 16, et il est creusé à sa partie centrale pour recevoir une plaque annulaire 17 constituant une valve dite ** flottante ", c'est-à-dire à deux positions, d'un type connu, pour produire un amortissement convenable du liquide, ladite plaque 17 étant avantageusement maintenue en position par le bord intérieur en saillie de l'anneau de retenue 18.
La paroi inférieure de la tête de piston 15 comporte, d'une part, une série circulaire d'ouvertures relativement larges 19 qui sont susceptibles d'être recouvertes par la plaque 17, et, d'autre part, une petite ouverture centrale 20 disposée en regard de la grande ouverture centrale 21 de la plaque 17 On voit ainsi que, lorsque la pression de fluide dans la tête de piston est supérieure à celle qui règne au-dessus, et comme visible sur la figure 1, le fluide traversera les trous 19, et, soulevant la plaque 17, passera relativement librement à travers l'ou verture centrale 21. Au contraire, lorsque la pression à l'intérieur du tube 14 est plus grande, la plaque 17 sera maintenue fermement en position lasse, et le fluide ne pourra donc passer qu'à travers l'orifice étranglé 20, puisque les trous 19 sont alors fermés.
. En dessous de la tête de piston 15, comme'visible sur la figure 1, le tube cylindre 10 est fermé par un bouchon ou culasse 22 qui peut être, de préférence, disposé entre les deux extrémités du tube 10, de façon qu'on puisse maintenir la résistance et la rigidité de cette portion du màt. Ce bouchon 22 est maintenu en position à l'aide par exemple de trois axes diamétraux, de rivets, de boulons ou autres 23, tandis qu'un joint étanche au fluide est obtenu à l'aide d'une garniture indiquée en 24. L'élément 22 est muni d'un passage 25 à travers lequel l'huile est forcée vers l'intérieur du cylindre, un bouchon fileté 26 étant de préférence prévu.
Un tampon annulaire 27, établi par exemple en caoutchouc, repose sur l'élément 22 et sert de butée élastique pour arrêter le mouvement du tube plongeur 14 vers l'intérieur, tandis qu'un anneau similaire 28, entourant le tube 14 et supporté par un épaulement 29 sur un tube d'écartement 30, vient s'appuyer sur la partie intérieure du coussinet 12, lorsque la limite du mouvement extérieur du piston 14 est atteinte.
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A l'extrémité extérieure du tube piston 14, on prévoit un autre élément formant fond ou culasse et indiqué en 32, cet élément étant muni d'un anneau d'étanchéité 33 et étant protégé contre un mouvement extérieur par un dispositif en forme de cloche 34 se prolongeant par une membrane ou une oreille 35 servant à constituer 1'attache extérieure du tube piston 14 sur le fuselage ou autre partie de l'aéronef, des axes ou boulons transversaux 36 étant prévus pour maintenir en position la pièce 34. L'élément 32 est en outre muni d'une valve d'admission d'air 37 à travers laquelle on peut envoyer de l'air comprimé pour accumuler l'élasticité requise.
A l'intérieur du tube 14 est monté librement un piston 28 qui peut avantageusement avoir une forme de cuvette et qui est muni de segments d'étanchéité 39, ce piston libre 38 servant de séparation entre, d'une part, l'air ou autre gaz comprimé dans l'enceinte 40 et, d'autre part, l'huile ou autre liquide dans l'enceinte 41 à 1'intérieur du tube 14 ainsi que dans l'enceinte 42 à l'intérieur du cylindre 10.
En vol, le mât est complètement déployé. Si une fuite d'huile venait à se produira, la pression d'air forcerait le piston flottant vers la tête du piston plongeur, libérant le liquide dans le cylindre de toute autre pression, mais permettant cependant de maintenir dans le cylindre suffisamment de liquide pour assurer un atterrissage en toute sécurité. On notera évidemment que la capacité totale 40,41,42 varie de volume selon les positions relatives des tubes 10 et 14, et que cette capacité est limitée par les deux éléments formant culasse 22 et- 32, Un manchon 43 est monté dans la partie supérieure de l'enceinte 40 et est utilisé comme butée pour le piston flottant 38, ledit manchon étant de préférence établi en un matériau, particulièrement doux tel le caoutchouc.
On notera aussi qu'à la partie inférieure non représentée ) du cylindre 10, un dispositif convenable est prévu pour permettre d'attacher ledit tube à l'essieu ou à tout autre élément d'un train d'atterrissage, detelle sorte que dans l'exemple représenté sur la figure 1 la majeure partie de la lon- gueur de l'atterrisseur est constituée par le cylindre 10.
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Pour rendre le mât prêt à l'usage après l'installation, l'opération est très simple et consiste à ouvrir le robinet d'air 37, ensuite à comprimer le mât jusqu'à ce que la tête de piston 15 repose sur le tampon 27, et enfin à pomper l'huile à travers le passage 25 jusqu'à ce que le piston 38 atteigne l'extrémité inférieure de la chemise 43.
La culasse 26 est ensuite remise en place et l'air est refoulé à travers le robinet 37 . jusqu'à ce que la. pression requise dans la chambre 40 soit atteinte. Cette pression d'air permet de disposer de la totalité de l'élasticité du mât tandis que l'effet désiré d'amortissement est obtenu de la manière connue par l'action dela valve à deux positions.
Une disposition à peu près semblable, mais de construction différente, est montrée sur la figure 2 dans laquelle la disposition relative des pièces est inversée, le cylindre 10, qui dans ce cas contient l'huile, constituant ce qui est normalement la partie supérieure du mât. A l'intérieur de l'extrémité inférieure ou supérieure 11 du tube 10, se trouve le tube plongeur 14 portant à son extrémité supérieure une tête de piston 15 arrangée comme dans l'exemple précédent sauf que c'est inversé.
L'élément supérieur formant culasse 45 supporte dans ce cas un tube ou tige coaxial 46 muni à son extrémité extérieure d'une plaque 47 constituant un piston fixe, c'est-à-dire qui est fixé par rapport au tube cylindre 10, ledit piston 47 comportant un certain nombre de petites ouvertures 48 et, si désiré, un jeu relativement important entre sa périphérie et l'intérieur du tube 14, de façon à permettre au fluide de passer d'un coté à l'autre dudit piston fixe 47. Une ouverture 49 ménagée au centre de la tête de piston 15 comporte également un jeu convenable vis à vis de l'extérieur de la tige ou tube 46, et ceci permet de réaliser le passage étranglé à travers lequel le liquide doit passer pour produire l'action d'amortissement nécessaire.
La tête de piston 15 est également munie d'ouverturcs relativement importantes 19 comme précédemment, tandis que la plaque 17, qui comporte un large trou central 21, est montée de façon coulissante dans une cavité 50, mais ferme normalement lea cuvertures 19 sous l'action du ressort de compression 51.
Un anneau d'arrèt élastique 27 est prévu comme précédemment à l'intérieur du tube cylin-
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drique 10 et il vient en contact avec la tête de piston 15 lorsque le mât est comprimé au maximum, mais le mouvement de rebondissement est limité-, dans ce mode de réalisation, par un coussin annulaire 52 prévu à l'intérieur du tube plongeur 14 et propre à coagir avec le piston fixe 47. Un piston flottant ou libre 38 est encore prévu à l'intérieur du tube plongeur 14, et il est agencé de façon à séparer l'huile, à l'intérieur de la chambre 41, de l'air comprimé dans la chambre 40, ledit piston libre étant muni, si désiré, d'une tige axiale qui est indiquée en 53 et qui est montée de façon coulissante à l'intérieur d'un alésage dans l'élément 46,
maintenant ainsi le piston libre dans un vrai plan axial sans nécessiter un accroissement inutile de sa longueur et de son poids.
La disposition montrée sur la figure 2, avec piston fixe 47, est principalement avantageuse en raison du fait que, à la fois!} pendant le mouvement d'extension et de construction du mât, une pression liquide positive est présente pour forcer le liquide à franchir la valve à deux positions, l'importance de cette pression positive dépendant de la force exercée axialement sur le mât, et il n'est possible en aucune circonstance de produire un effet de vide ou de succion nous l'action d'un mouvement d'extension excessif et violent des deux tubes 10 et 14.
Il doit être noté en outre que le piston fixe 47 a un effet de régularisation sur le mouvement du piston libre 38, étant donné que le volume de liquide entre ces deux pistons varie seulement dans une faible mesure en rapport avec la différence entre la section transversale du tube cylindre 10 et la section transversale du tube plongeur 14.
L'élément formant culasse 45 comprend une portion extérieure ayant un bord chanfreiné 56, ces deux éléments étant serrés axialement à l'aide d'un écrou 57 sur la tige ou tuba 46, de sorte qu'un anneau d'étanchéité 58, par exemple en caoutchouc, puisse ainsi être forcé extérieurement vers la surface intérieure du cylindre 10.
Dea vis d'ancrage appropriées ou autres ( non représentées ) sont bien entendu prévues pour empêcher un déplacement axial de Isolément 45, et un bouchon de remplissage d'huile 26 fermant un passage d'admission 25 est prévu comme dans l'exemple précédent.
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L'élément formant bouchon ou culasse de la partie inférieure, indiqué en 59, comprend un bloc de métal substantiellement cylindrique monté à l'intérieur du tube 14, et il est empêché de se déplacer axialement par un tube 60 fixé par un ou plusieurs axes diamétraux SI* Le tube 60 pourrait aussi ètre prolongé de façon à porter contre l'extré- mité usuelle du mât ( non représentée) destinée à supporter la réaction de la poussée' sur l'élément 59. Ce dernier élément est muni d'une valve 62 à travers laquelle l'air sous pression peut passer dans la chambre 40, une étanchéité convenable étant obtenue entre l'élément 59 et l'intérieur du tube plongeur 14 par l'intermédiaire d'une garniture en forme de cuvette 63 et qui eat de préférence établie en caoutchouc, ayant une section radiale en forme d' L .
Les deux lèvres 64 et 65 sont forcées par l'air sous pression à venir s'appliquer fermement contre 1*intérieur du tube 14 et la surface supérieure de l'élément 59, et on obtient ainsi une étanchéité très sûre.
Dans l'exemple de réalisation montré sur les figures 3 à 5,, les principales parties du mât consistent en un tube cylindre extérieur 110 qui est fermé à sa partie inférieure par tout élément de forme convenable 111 ayant de préférence une oreille de fixation 112, l'autre extrémité,ou extrémité intérieure,du tube 110, étant munie d'un coussinet 113 à travers lequel un tube plongeur est monté de façon coulissante, une garniture d'étanchéité 115 étant disposée dans le coussinet 113 pour empêcher l'entrée de la poussière ou de tous autres corps étrangers dans le cylindre 110.
L'extrémité intérieure du tube plongeur 114, c'est-à-dire celle qui est recouverte par l'extrémité intérieure du tube cylindre 110, porte une tête de piston 116 dans laquelle est prévue une cavité 117 ajustée sur la paroi latérale du tube 114, l'extrémité 118 de celui-ci comportant un rebord intérieur, ainsi que représenté, et étant serrée en position par une série de boulons agissant sur un anneau de serrage 120. De cette manière, un joint particulièrement étanche et de construction simple est obtenu.
A son extrémité extérieure, le tube plongeur 114 est fermé par une tète 121 sur laquelle une membrure 122 sert à assurer une fixation convenable de la partie supérieure du mât. L'élément 121
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est muni d'une paire de tubes longitudinaux 123 et 124 communiquant respectivement avec une'paire de passages fermés par des bouchons 125 et 126, tandis qu'une soupape d'air 127 communique également avec l'intérieur du tube plongeur 114 par l'intermédiaire de la tête 121.
Afin de limiter le mouvement intérieur du tube plongeur II4 et d'empêcher des chocs de se produire lorsque cette limite est at- teinte, un tampon annulaire en caoutchouc ou autre matière souple 128 repose normalement sur l'élément 111 et vient s'engager avec la tête du piston Ils, tandis qu'un semblable tampon 129 entourant le tube plongeur 114 est supporté par un épaulement 130 ménagé sur un tube d'écartement 131 portant à son autre extrémité sur la tête de piston II6.
Ainsi, lorsque l'extension maximum permise a été atteinte, tout mouvement ultérieur est arrêté par le tampon 129 venant s'appuyer sur la surface intérieure du coussinet 113.
Revenant à la tête de piston 116 qui constitue l'une des parties principales de l'invention, on notera que la surface extérieure courbe de cette tête est munie de trois segments ou garnitures annulaires 133, 134, 135 de forme substantiellement tronconique et constitués de préférence en un matériau flexible tel que du caoutchouc.
Pour leur mise en place, des rainures de formes correspondantes ayant des parois substantiellement parallèles sont prévues, ces parois étant indiquées par exemple en 136 et 137 dans le cas de l'anneau 133 de la figure 5. De préférence, la distance séparant lesdites parois 136, 137 est juste un peu en excès de l'épaisseur correspondante de l'anneau, de sorte que le liquide sous pression peut entrer dans la rainure et agir sur l'anneau afin de le forcer vers l'extérieur en plein contact avec l'intérieur du tube cylindre 110.
La partie extérieure ou périphérie de chacun des anneaux 133, 134, 135 est évidemment agencée de façon à s'adapter à la surface cylindrique du tube110, ce qui entraîne la formation d'une lèvre 118 qui, recevant l'action du fluide sous pression, produit un contact glissant étanche, la résistance de friction étant approximativement proportionnelle à la pression de fluide exercée sur ladite lèvre.
Cette action est mise à profit, ainsi qu'on va l'expliquer, mais on notera que les deux anneaux 134 et 135 ont leurs parties extérieures dirigées obliquement l'une vers l'autre,
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et que' l'espace 139 qui les sépare eat relié par un ou plusieurs passages 140 avec une cavité substantiellement cylindrique 141 ménagée dans la tête de piston 116, Le fond 142 de cette cavité présente une série circulaire de relativement larges ouvertures 143, qui sont susceptibles d'être couvertes par une plaque 144 disposée à l'intérieur de la cavité 141 et constituant une valve à'deux positions.
Cette valve 144 est centrée par les boulons II9 mais elle peut subir un mouvement aaial vers le haut en étant guidée par la bagua de serrage 120, le centre de ladite valve 144 présentant une ouverture 145 qui est constamment en regard d'un passage étranglé 145 percé d ans le centre de la paroi 142.
Une chambre 147, en dessous de la tête de piston 116, est remplie complètement par un liquide, tel que de l'huile, lequel liquide se répand à l'intérieur du tube plongeur jusqu'à un niveau indiqué en 148, tandis que l'espace 149, au-dessus du liquide, est occupé par un gaz comprimé, Lorsque, par conséquent, le tube plongeur 114 est forcé vers l'intérieur du tube cylindre 110, par exemple lors de l'atterrissage de l'avion, le liquide dans la chambre 147 est mis sous pression, ce qui le force à passer à travers les trous 143, soulevant ainsi la valve 144 et l'appliquant contre la bague de serrage 120.
Le fluide est ainsi admis à passer librement à travers les trous 143 de relativement grande section, mais il rencontre une résistance déterminée et cependant assez faible à travers le trou 145, ce qui amène le niveau 148 à monter et provoque la compression du gaz dans l'espace 149. Pendant la durée de ce mouvement, il est à noter qu'il y a une différence de pression entre le liquide de la chambre 147 et celui qui remplit le tube plongeur 114, et par conséquent-la. valve II4 est maintenue dans sa position levée, de sorte que l'espace 139 entre les anneaux 134 et 135 demeure toujours en communication avec l'espace I4I, étant soumis à la pression qui y règne.
Ainsi, la pression assez grande qui règne dans l'espace I4I est amenée à agir sur les anneaux 134 et 135, ce qui tendrait à projeter ces deux derniers contre la. surface du cylindre; mais l'anneau 135 est sujet,par sa surface extérieure, à une pression d'équilibre provenant de la chambre 147 et par conséquent dans
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l'hypothèse faite, il n'exerce aucune pression appréciable sur la paroi du cylindre, ce qui évite une friction inutile. Durant le mouvement de rebondissement, lorsque le tube plongeur 114 tend à être extrait du tube cylindre 116, la valve 144 sera forcée contre la paroi 148, et en conséquence le liquide du tube plongeur 114 devra passer à travers un passage très étranglé constitué par le trou 146.
Il en résulte qu'une différence considérable de pression est créée entre le liquide dans le tube plongeur 114 et celui de la. chambre 147 et la pression accrue est en conséquence transmise à travers les passages 140 à l'espace 139 où elle agit effectivement sur l'un et l'autre des deux anneaux 134 et 135. Par suite, un amortissement par friction croissant est produit entre, d'une part, les deux anneaux 134 et 135 et, d'autre part, le cylindre 110, et ceci augmente le rendement du dispositif comme absorbeur de chocs ou comme amortisseur. On comprend que cette friction mécanique est produite entièrement par la friction fluide déterminée par la valve 144, et, d'autre part, cet effet diminue graduellement lorsqu'un état d'équilibre est atteint.
Ceci est considéré comme avantageux puisqu'on peut ainsi obtenir que les mâts en question prennent leur position d'équilibre d'une façon douce mais parfaite; un tel ensemble assure toujours un équilibrage correct de l'engin, mais, en outre, lorsque le mât doit résister à une lourde charge pulsatoire, la résistance tendant à amortir le mouvement subséquent n'est pas prise entièrement par le liquide qui tend à passer la valve 144, mais elle est aussi dans une certaine mesure absorbée et dissipée sous forme de chaleur par l'effet de la friction développée entre les anneaux d'étanchéité et l'intérieur du tube cylindre 110, dans la course d'extension.
L'anneau 135 comporte cette caractéristique supplémentaire d'empêcher l'air de l'atmosphère extérieured'entrer dans le mât en descendant à travers l'espace entre les tubes 114 et 110, et de pénétrer ainsi dans la chambre 147 où il y a tendance à la formation d'un vide dans la course d'extension.
Les conduits 123 et 124 permettent de faire entrer
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exactement la quantité de liquide convenable lorsque le mat est installé et également lorsqu'il est en service ou soumis à. une révision. A cet effet, on fait échapper toute la pression d'air à travers la valve 127. Celle-ci est ensuite fermée et les deux bouchons 125, 126 sont enlevés. Le mât est alors comprimé au maximum et on refoule de l'huile à travers l'un des tubes, par exemple 123.
Lorsque la niveau atteint le fond des deux tubes, le mât étant bien entendu maintenu dans une position substantiellement verticale, l'huile est forcée vers le haut jusqu'au tube 124 et les deux bouchons 125, 126 sont alors remis en place. On pompe de l'air ou tout autre gaz convenable à travers la valve 127 jusqu'à ce que la pression requise soit atteinte et le mât est alors prèt pour l'usage. Il est à noter que l'intérieur du tube cylindre IIO et les anneaux n'étanchéité sont toujours maintenus dans un état de lubrification efficace, puisque l'huile ( ou autre liquide ) est refoulée sous pression, à l'intérieur de l'espace 139, à chaque mouvement de rétraction du tube plongeur.
On verra sur la figure 4 qu'en outre de sa construction très simple, le mât conforme à l'invention peut être agencé de façon telle qu'il n'y ait pratiquement pas de parties saillantes, et ceci est extrêmement avantageux dans le cas de mâts utilisée sur les avions, étant donné que la traînée aérodynamique est alors réduite à une faible valeur.
Dans le mode de réalisation des figures 6 et 7 le mât présente une disposition générale analogue à celle du mode précédent l'extrémité supérieure du tube plongeur 114 étant fermée par un élément 121 formant à la fois culasse et oreille de fixation, tandis que la partie inférieure du tube cylindre IIO est fermée par un dispositif 111 du même genre. L'extrémité supérieure ( ou intérieure ) du tube cylindre IIO comporte cependant un rebord intérieur 155, dont l'arête intérieure est de préférence de forme octogonale comme visible sur la figure 7.
Une bague anti-friction est montée à 1*,intérieur du tube cylindre IIO et elle présénte une surface externe 157 de section circulaire et propre à s'adapter à l'intérieur du tube 110. tandis que son/intérieur 158 est octogonal de façon à
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recevoir le tube plongeur coulissant 114, qui est composé d'un tube octogonal. De cette manière, la rotation du tube plongeur 114 par rapport au tube cylindre IIO est rendue impossible sans qu'il en résulte aucun accroissement du poids.
La portion qui est toujours recouverte se prête d'elle- môme à la fixation sur ladite portion de tout organe extérieur désiré, sans qu'il en résulte de dommages pour les garnitures ou les surfaces glissantes. A son extrémité intérieure, le tube plongeur 114 comporte un rebord intérieur 159, l'épaulement ainsi formé ayant avantageusement une ouverture circulaire à travers laquelle passe la tige d'un bouchon tubulaire 160, dont la tête 161 est utilisée pour serrer le rebord 159 avec l'anneau plat 162, lequel à son tour s'appuie sur la tête du piston 116.
Un chapeau fileté intérieurement 163 sert d'écrou pour assembler ces diverses parties, il est muni d'un bord 164 qui s'appuie aur la surface inférieure de la tête de piston 116, cela de façon étanche gràce à une garniture 165 Une autre garniture 172 est disposée entre la tête du piston 116 et le rebord intérieur 159 du tube 114.
La partie inférieure 166 du chapeau 163 forme également un logement pour la valve 144, laquelle peut subir un déplacement axial limité entre l'élément 166 et la partie inférieure du boulon 160. Cette valve 144 opère de la même manière que précédemment et la chambre l'intérieur de laquelle elle est agencée communique par l'intermédiaire de passages radiaux 167 avec un jeu annulaire 168 disposé entre le chapeau 168 et la téte de piston 116, ce dernier étant muni de passages radiaux 140 comme précédemment afin que le côté haute pression de la valve 144 puisse être automatiquement relié avec l'espace 139 entre une paire d'anneaux d'étanchéité 134, 135 dont les portions périphériques sont dirigées l'une vers l'autre.
La compression du mât est limitée en fin de course par un tampon 128 en caoutchouc ou autre matière élastique mais, dans le présent exemple, le maximum du mouvement de retrait est commandé par la venue en prisa d'un manchon anti-friction 169 avec le piston, un tube d*écartement 170 étant prévu qui porte à son extrémité supérieure contre la douille 156. Afin d'assurer une action élastique, la douille 169 est montée coulissante par rapport au tube plongeur 114
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et elle comporte un rabord intérieur à son extrémité inférieure de façon à venir porter contre un anneau élastique 171 formant partie de la tête de piston.
Il doit être entendu que l'invention n'est pas limitée aux exemples représentée et que de nombreuses structures peuvent être imaginées pour mettre en oeuvre les dispositions de l'invention. En outre, .on notera quelorsque des mâts conformes à l'invention sont requis pour opérer de façon satisfaisante quelle que soit leur orientation par rapport à la verticale, un piston libre peut être incorporé ainsi que décrit en référence aux figures 1 et 2, ce piston servant de cloison mobile séparant le liquide du gaz comprimé à l'intérieur du tube plongeur II4.
Il faut encore noter que par une modification convenable des bouchons ou culasses 111 et 121 servant à limiter les capacités contenant le liquide et le gaz, un ou plusieurs de ces bouchons peuvent être disposas à un endroit intermédiaire entre les extrémités du tube à fermer, permettant ainsi de construire des mats de toutes longueurs désirées et ce quel que soit le volume requis pour les fluides opératoires, c'est-à-dire le liquide et le gaz, de sorte qu'on peut ainsi obtenir la capacité de charge désirée et le degré de compression pour une course donnée. Il doit enfin être entendu que les divers détails constructifs montrés sur les différentes figures peuvent être interchangés.
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"Improvements made to elastic masts, more speci cally for aircraft landing gears".
The invention relates to devices of the type of plastic masts such as in particular those used for the landing gears of aircraft.
The main object of the invention consists of a new structure: of an elastic mast which is capable of functioning properly whatever its position with respect to the vertical, such a mast being consequently particularly advantageous of application on various types of trains landing gear or other structures of this kind, and even in cases where complete or partial overturning must be provided for, as is the case for certain retractable gears and for vehicles performing reverse flights.
A further subject of the invention is a novel elastic mat structure which is extremely rigid with regard to its weight and its aerodynamic drag, the general shape being such that the degree
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compression, as well as the other characteristics, can be quickly changed during the assembly of the various elements without modifying the dimensions of the latter or of the entire mast.
The invention provides for this purpose a mast in which is provided a floating piston which is free relative to the cylinder and the dip tube, and which is arranged so as to constitute the limit between the liquid and the compressed gas. If desired, a fixed piston, that is to say anchored to the cylinder, can also be provided inside the dip tube in order to allow a positive damping effect to be obtained during expansion. and the rebound motion of the mast.
Furthermore, in an elastic mast comprising a unit the entire length of which is constituted by two tubes serving respectively as cylinder and plunger, and according to another arrangement of the invention, the interior space containing the compressed gas is limited by an element forming the bottom or yoke and established separately from the corresponding tube, which element is disposed at an intermediate point between the ends of the tube to which it is attached and which it helps to close in a sealed manner. Thus, the set of two tubes may constitute the entire length of the mast, being made according to the general shape and dimensions of the landing gear or the like, while only a portion of the total length may be used for liquid and compressed gas.
In accordance with yet another arrangement of the invention, the peripheral portions of two adjacent gaskets on the plunger are both facing axially towards each other, and preferably the intermediate space. is placed in communication with the liquid inside the mast, so that the pressure of the fluid thus created in said space tends to press these linings against the inside of the tube constituting the cylinder. This prevents the entry of air during extension of the mast, and ensures the lubrication of the piston head and the seals.
According to a preferred embodiment, a mast according to the invention has an inner rim on at least one of the tubes and at its base * that is to say at the end which covers the other tube, @
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this inner rim making it possible to easily fix a piston head on the inner tube, when such an arrangement is provided, and also making it possible to adapt a limiting stop of an improved type to it when this is the case.
The invention is illustrated in the accompanying schematic drawings in which: Figure 1 shows in axial section an elastic landing mast established in accordance with one of the embodiments of the invention; the figures: 11 and 3 show in schematic axial section a device of the same type established in accordance with two other embodiments; FIG. 4 shows in elevation, on a reduced scale, a device such as that of FIG. 3; FIG. 5 shows in partial section, and on a larger scale, certain parts of a device according to the invention; FIGS. 6 and 7, finally, show respectively, in axial section and in section through line 7-7 in FIG. 6, another embodiment of the invention.
It is to be understood that, to make the general operation clear, the diameters of the various elements shown in the drawings have been somewhat exaggerated, and that, as is generally done today with airplanes, the thickness of the tubes and their diameters can advantageously be reduced in proportion to the. stroke and covering of the piston tube inside the cylinder tube.
Referring first to Figure 1, the cylinder tube is indicated at Io, and it is provided, at that of its ends which will be referred to below as inner end 11, with a pad 12 made of an anti- friction and comprising a light ring seal 13 to prevent the introduction of dust and other foreign matter.
In the bearing 12 is slidably mounted a piston tube 14 carrying at its inner end a substantially cylindrical element 15 forming the head of the piston. The latter is equipped at its periphery
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of all packing devices or segments 16, and it is hollowed out at its central part to receive an annular plate 17 constituting a so-called ** floating "valve, that is to say with two positions, of a known type, for producing a suitable damping of the liquid, said plate 17 being advantageously held in position by the projecting inner edge of the retaining ring 18.
The lower wall of the piston head 15 comprises, on the one hand, a circular series of relatively wide openings 19 which are capable of being covered by the plate 17, and, on the other hand, a small central opening 20 arranged facing the large central opening 21 of the plate 17 It can thus be seen that, when the fluid pressure in the piston head is greater than that prevailing above, and as visible in FIG. 1, the fluid will pass through the holes 19, and, lifting the plate 17, will pass relatively freely through the central opening 21. On the contrary, when the pressure inside the tube 14 is greater, the plate 17 will be held firmly in the weary position, and the fluid will therefore only be able to pass through the constricted orifice 20, since the holes 19 are then closed.
. Below the piston head 15, as seen in Figure 1, the cylinder tube 10 is closed by a plug or cylinder head 22 which may preferably be disposed between the two ends of the tube 10, so that can maintain the strength and rigidity of that portion of the mast. This plug 22 is held in position with the aid for example of three diametrical pins, rivets, bolts or the like 23, while a fluid-tight seal is obtained using a gasket indicated at 24. L Element 22 is provided with a passage 25 through which oil is forced into the interior of the cylinder, a threaded plug 26 preferably being provided.
An annular buffer 27, made for example of rubber, rests on the element 22 and serves as an elastic stopper to stop the movement of the dip tube 14 inwardly, while a similar ring 28, surrounding the tube 14 and supported by a shoulder 29 on a spacer tube 30 comes to rest on the inner part of the bearing 12, when the limit of the outer movement of the piston 14 is reached.
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At the outer end of the piston tube 14, another element forming the bottom or cylinder head and indicated at 32 is provided, this element being provided with a sealing ring 33 and being protected against external movement by a bell-shaped device. 34 extending by a membrane or a lug 35 serving to constitute the outer attachment of the piston tube 14 on the fuselage or other part of the aircraft, transverse pins or bolts 36 being provided to hold the part 34 in position. element 32 is further provided with an air intake valve 37 through which compressed air can be sent to build up the required elasticity.
Inside the tube 14 is freely mounted a piston 28 which may advantageously have the shape of a cup and which is provided with sealing rings 39, this free piston 38 serving as a separation between, on the one hand, the air or other gas compressed in enclosure 40 and, on the other hand, oil or other liquid in enclosure 41 inside tube 14 as well as in enclosure 42 inside cylinder 10.
In flight, the mast is fully extended. Should an oil leak occur, the air pressure would force the floating piston towards the head of the plunger, releasing the fluid in the cylinder from any other pressure, but still allowing enough fluid to be maintained in the cylinder to ensure a safe landing. It will obviously be noted that the total capacity 40,41,42 varies in volume according to the relative positions of the tubes 10 and 14, and that this capacity is limited by the two elements forming the cylinder head 22 and- 32. A sleeve 43 is mounted in the part. upper chamber 40 and is used as a stop for the floating piston 38, said sleeve preferably being made of a material, particularly soft such as rubber.
It will also be noted that at the lower part (not shown) of cylinder 10, a suitable device is provided to allow said tube to be attached to the axle or to any other element of a landing gear, such that in the The example shown in FIG. 1, the major part of the length of the undercarriage is constituted by the cylinder 10.
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To make the mast ready for use after installation, the operation is very simple and consists of opening the air valve 37, then compressing the mast until the piston head 15 rests on the buffer. 27, and finally to pump the oil through the passage 25 until the piston 38 reaches the lower end of the sleeve 43.
The cylinder head 26 is then replaced and the air is forced back through the valve 37. until. pressure required in chamber 40 is reached. This air pressure makes it possible to have all of the elasticity of the mast while the desired damping effect is obtained in the known manner by the action of the two-position valve.
A roughly similar arrangement, but of different construction, is shown in Figure 2 in which the relative arrangement of the parts is reversed, the cylinder 10, which in this case contains the oil, constituting what is normally the upper part of the cylinder. mast. Inside the lower or upper end 11 of the tube 10, there is the dip tube 14 carrying at its upper end a piston head 15 arranged as in the previous example except that it is reversed.
The upper element forming the cylinder head 45 in this case supports a coaxial tube or rod 46 provided at its outer end with a plate 47 constituting a fixed piston, that is to say which is fixed relative to the cylinder tube 10, said piston 47 comprising a number of small openings 48 and, if desired, a relatively large clearance between its periphery and the interior of the tube 14, so as to allow the fluid to pass from one side to the other of said fixed piston 47 An opening 49 in the center of the piston head 15 also has a suitable clearance with respect to the outside of the rod or tube 46, and this enables the constricted passage through which the liquid must pass to produce the constricted passage. damping action required.
The piston head 15 is also provided with relatively large apertures 19 as before, while the plate 17, which has a large central hole 21, is slidably mounted in a cavity 50, but normally closes the apertures 19 under it. action of compression spring 51.
An elastic stop ring 27 is provided as above inside the cylindrical tube.
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drique 10 and it comes into contact with the piston head 15 when the mast is compressed to the maximum, but the rebounding movement is limited -, in this embodiment, by an annular cushion 52 provided inside the dip tube 14 and suitable for coacting with the fixed piston 47. A floating or free piston 38 is also provided inside the dip tube 14, and it is arranged so as to separate the oil, inside the chamber 41, from the compressed air in chamber 40, said free piston being provided, if desired, with an axial rod which is indicated at 53 and which is slidably mounted within a bore in element 46,
thus maintaining the piston free in a true axial plane without necessitating an unnecessary increase in its length and in its weight.
The arrangement shown in Fig. 2, with fixed piston 47, is mainly advantageous because, both!} During the extension and construction movement of the mast, positive liquid pressure is present to force the liquid out. pass through the two-position valve, the magnitude of this positive pressure depending on the force exerted axially on the mast, and it is not possible under any circumstances to produce a vacuum or suction effect on the action of a movement excessive and violent extension of the two tubes 10 and 14.
It should be further noted that the fixed piston 47 has a regulating effect on the movement of the free piston 38, since the volume of liquid between these two pistons varies only to a small extent in relation to the difference between the cross section cylinder tube 10 and the cross section of dip tube 14.
The cylinder head element 45 comprises an outer portion having a chamfered edge 56, these two elements being clamped axially by means of a nut 57 on the rod or tuba 46, so that a sealing ring 58, by rubber example, can thus be forced outwardly towards the inner surface of cylinder 10.
Appropriate or other anchor screws (not shown) are of course provided to prevent axial displacement of the Insulator 45, and an oil filler plug 26 closing an inlet passage 25 is provided as in the previous example.
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The bottom plug or yoke member, indicated at 59, comprises a substantially cylindrical block of metal mounted within the tube 14, and is prevented from moving axially by a tube 60 secured by one or more pins. diametral SI * The tube 60 could also be extended so as to bear against the usual end of the mast (not shown) intended to support the reaction of the thrust 'on the element 59. The latter element is provided with a valve 62 through which pressurized air can pass into chamber 40, a suitable seal being obtained between element 59 and the interior of dip tube 14 by means of a cup-shaped gasket 63 and which is preferably made of rubber, having an L-shaped radial section.
The two lips 64 and 65 are forced by the pressurized air to come to rest firmly against the interior of the tube 14 and the upper surface of the element 59, and thus a very secure seal is obtained.
In the embodiment shown in Figures 3 to 5, the main parts of the mast consist of an outer cylinder tube 110 which is closed at its lower part by any suitably shaped element 111 preferably having a fixing lug 112, the other end, or inner end, of tube 110, being provided with a pad 113 through which a dip tube is slidably mounted, a gasket 115 being disposed in the pad 113 to prevent the entry of dust or any other foreign matter in cylinder 110.
The inner end of the dip tube 114, that is to say that which is covered by the inner end of the cylinder tube 110, carries a piston head 116 in which is provided a cavity 117 fitted on the side wall of the tube. 114, the end 118 thereof having an inner rim, as shown, and being clamped in position by a series of bolts acting on a clamping ring 120. In this way, a particularly tight seal and simple construction is achieved. got.
At its outer end, the dip tube 114 is closed by a head 121 on which a member 122 serves to ensure proper fixing of the upper part of the mast. Element 121
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is provided with a pair of longitudinal tubes 123 and 124 communicating respectively with a pair of passages closed by plugs 125 and 126, while an air valve 127 also communicates with the interior of the dip tube 114 via the intermediate of the head 121.
In order to limit the internal movement of the dip tube II4 and to prevent shocks from occurring when this limit is reached, an annular buffer of rubber or other flexible material 128 normally rests on the element 111 and engages with it. the piston head Il, while a similar buffer 129 surrounding the plunger tube 114 is supported by a shoulder 130 formed on a spacer tube 131 bearing at its other end on the piston head II6.
Thus, when the maximum allowable extension has been reached, any subsequent movement is stopped by the pad 129 coming to rest on the inner surface of the pad 113.
Returning to the piston head 116 which constitutes one of the main parts of the invention, it will be noted that the curved outer surface of this head is provided with three rings or annular linings 133, 134, 135 of substantially frustoconical shape and made up of preferably a flexible material such as rubber.
For their installation, grooves of corresponding shapes having substantially parallel walls are provided, these walls being indicated for example at 136 and 137 in the case of the ring 133 of FIG. 5. Preferably, the distance separating said walls 136, 137 is just a little in excess of the corresponding thickness of the ring, so that the pressurized liquid can enter the groove and act on the ring to force it out into full contact with the ring. inside the cylinder tube 110.
The outer part or periphery of each of the rings 133, 134, 135 is obviously arranged so as to adapt to the cylindrical surface of the tube 110, which results in the formation of a lip 118 which, receiving the action of the pressurized fluid , produces a sealed sliding contact, the frictional resistance being approximately proportional to the fluid pressure exerted on said lip.
This action is taken advantage of, as will be explained, but it will be noted that the two rings 134 and 135 have their outer parts directed obliquely towards one another,
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and that the space 139 which separates them is connected by one or more passages 140 with a substantially cylindrical cavity 141 formed in the piston head 116. The bottom 142 of this cavity has a circular series of relatively large openings 143, which are capable of being covered by a plate 144 disposed inside the cavity 141 and constituting a valve à'deux positions.
This valve 144 is centered by the bolts II9 but it can undergo an upward aaial movement while being guided by the clamping bagua 120, the center of said valve 144 having an opening 145 which is constantly facing a constricted passage 145 pierced in the center of the wall 142.
A chamber 147, below the piston head 116, is completely filled with a liquid, such as oil, which liquid spreads inside the dip tube to a level indicated at 148, while the The space 149, above the liquid, is occupied by a compressed gas. When, therefore, the dip tube 114 is forced into the interior of the cylinder tube 110, for example during the landing of the aircraft, the Liquid in chamber 147 is pressurized, which forces it to pass through holes 143, thereby lifting valve 144 and pressing it against clamp ring 120.
The fluid is thus allowed to pass freely through the holes 143 of relatively large section, but it encounters a determined resistance and yet quite low through the hole 145, which causes the level 148 to rise and causes the compression of the gas in the 'space 149. During the duration of this movement, it should be noted that there is a pressure difference between the liquid in the chamber 147 and that which fills the dip tube 114, and therefore it. valve II4 is maintained in its raised position, so that the space 139 between the rings 134 and 135 always remains in communication with the space I4I, being subjected to the pressure which prevails there.
Thus, the fairly high pressure which reigns in the I4I space is caused to act on the rings 134 and 135, which would tend to project the latter two against the. cylinder surface; but the ring 135 is subject, by its outer surface, to an equilibrium pressure originating from the chamber 147 and therefore in
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on the assumption made, it exerts no appreciable pressure on the wall of the cylinder, which avoids unnecessary friction. During the rebounding motion, as the dip tube 114 tends to be pulled out of the cylinder tube 116, the valve 144 will be forced against the wall 148, and consequently the liquid from the dip tube 114 will have to pass through a very constricted passage formed by the hole 146.
As a result, a considerable pressure difference is created between the liquid in the dip tube 114 and that in the. chamber 147 and the increased pressure is accordingly transmitted through the passages 140 to the space 139 where it effectively acts on either of the two rings 134 and 135. As a result, increasing friction damping is produced between , on the one hand, the two rings 134 and 135 and, on the other hand, the cylinder 110, and this increases the efficiency of the device as a shock absorber or as a shock absorber. It is understood that this mechanical friction is produced entirely by the fluid friction determined by the valve 144, and, on the other hand, this effect gradually decreases when a state of equilibrium is reached.
This is considered to be advantageous since it is thus possible to obtain that the masts in question take their position of equilibrium in a gentle but perfect manner; such an assembly always ensures correct balancing of the machine, but, moreover, when the mast must withstand a heavy pulsating load, the resistance tending to damp the subsequent movement is not taken entirely by the liquid which tends to pass valve 144, but it is also to some extent absorbed and dissipated in the form of heat by the effect of the friction developed between the sealing rings and the interior of the cylinder tube 110, in the extension stroke.
Ring 135 has this additional feature of preventing air from the outside atmosphere from entering the mast down through the space between tubes 114 and 110, and thus entering chamber 147 where there is. tendency to form a vacuum in the extension stroke.
Ducts 123 and 124 allow entry
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exactly the right amount of liquid when the mast is installed and also when it is in use or subjected to. a revision. For this purpose, all the air pressure is released through the valve 127. The latter is then closed and the two plugs 125, 126 are removed. The mast is then compressed to the maximum and oil is discharged through one of the tubes, for example 123.
When the level reaches the bottom of the two tubes, the mast being of course maintained in a substantially vertical position, the oil is forced upwards to the tube 124 and the two plugs 125, 126 are then replaced. Air or other suitable gas is pumped through valve 127 until the required pressure is reached and the mast is then ready for use. It should be noted that the interior of the cylinder tube IIO and the sealing rings are always maintained in an efficient lubricating state, since the oil (or other liquid) is forced back under pressure, inside the space. 139, with each retraction movement of the dip tube.
It will be seen from Figure 4 that besides its very simple construction, the mast according to the invention can be arranged in such a way that there are practically no protrusions, and this is extremely advantageous in the case of masts used on airplanes, since the aerodynamic drag is then reduced to a low value.
In the embodiment of Figures 6 and 7, the mast has a general arrangement similar to that of the previous embodiment, the upper end of the dip tube 114 being closed by an element 121 forming both the yoke and the fixing lug, while the part lower cylinder tube IIO is closed by a device 111 of the same type. The upper (or inner) end of the cylinder tube IIO however has an inner rim 155, the inner edge of which is preferably octagonal in shape as can be seen in FIG. 7.
An anti-friction ring is mounted 1 *, inside the cylinder tube IIO and it has an outer surface 157 of circular section and suitable to fit inside the tube 110. while its / inside 158 is octagonal in a manner. at
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receive the sliding dip tube 114, which is composed of an octagonal tube. In this way, the rotation of the dip tube 114 relative to the cylinder tube IIO is made impossible without resulting in any increase in weight.
The portion which is always covered lends itself by itself to the attachment to said portion of any desired external member, without resulting in damage to the linings or slippery surfaces. At its inner end, the dip tube 114 has an inner rim 159, the shoulder thus formed advantageously having a circular opening through which passes the rod of a tubular plug 160, the head 161 of which is used to clamp the rim 159 with it. the flat ring 162, which in turn rests on the head of the piston 116.
An internally threaded cap 163 serves as a nut to assemble these various parts, it is provided with an edge 164 which rests on the lower surface of the piston head 116, this in a sealed manner thanks to a gasket 165 Another gasket 172 is disposed between the head of the piston 116 and the inner rim 159 of the tube 114.
The lower part 166 of the cap 163 also forms a housing for the valve 144, which can undergo a limited axial displacement between the element 166 and the lower part of the bolt 160. This valve 144 operates in the same way as before and the chamber 1 'inside which it is arranged communicates via radial passages 167 with an annular clearance 168 disposed between the cap 168 and the piston head 116, the latter being provided with radial passages 140 as before so that the high pressure side of the valve 144 can be automatically connected with the space 139 between a pair of sealing rings 134, 135 whose peripheral portions are directed towards each other.
The mast compression is limited at the end of the stroke by a buffer 128 of rubber or other resilient material but, in the present example, the maximum of the retraction movement is controlled by the entry of an anti-friction sleeve 169 with the piston, a spacer tube 170 being provided which bears at its upper end against the sleeve 156. In order to provide resilient action, the sleeve 169 is slidably mounted relative to the dip tube 114
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and it has an internal flange at its lower end so as to come to bear against an elastic ring 171 forming part of the piston head.
It should be understood that the invention is not limited to the examples shown and that many structures can be imagined to implement the provisions of the invention. In addition, it will be noted that when masts according to the invention are required to operate satisfactorily regardless of their orientation relative to the vertical, a free piston may be incorporated as described with reference to Figures 1 and 2, this piston serving as a movable partition separating the liquid from the compressed gas inside the dip tube II4.
It should also be noted that by a suitable modification of the plugs or heads 111 and 121 serving to limit the capacities containing the liquid and the gas, one or more of these plugs can be arranged at an intermediate place between the ends of the tube to be closed, allowing thus to build mats of any desired length and this whatever the volume required for the operating fluids, that is to say the liquid and the gas, so that one can thus obtain the desired load capacity and the degree of compression for a given stroke. Finally, it should be understood that the various construction details shown in the various figures can be interchanged.