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BREVET d'INVENTION " Perfectionnementsapportés aux dispositifs amortisseurs du type hydraulique notamment pour suspensions de véhicules." Faisant l'objet d'une demande de brevet d'invention en France en date du 1er décembre 1943.
Monsieur JULIEN (Maurice François Alexandre) 12 et 14, rue de Madagascar à TOULOUSE. (Haute-Garonne). FRANCE.
L'invention est relative aux dispositifs amortisseurs du type hydraulique ; et elle concerne plus spécialement (parce que c'est en leur cas que son application parait devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces dispositifs, ceux pour suspensions de véhicules (routiers, ferroviaires, aériens)*
Elle a pour but, surtout, de rendre ces dispositifs tels que leur remplissage puisse être assuré en permanence, sans possibilité de rentrées d'air, ce qui permet notamment d'utiliser des liquides de grande fluidité.
Elle consiste principalement à faire comprendre aux dispositifs du genre en question deux circuits de liquide, l'un haute pression -- c'est-à-dire intervenant de façon primordiale dans l'amortissement,- l'autre basse pression et ayant notamment pour
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but de rassembler les fuites avec, de préférence, des moyens pour permettre au liquide s'étant échappé du premier circuit d'y faire retour automatiquement et éviter ainsi l'apparition de phénomènes de cavitation.
Elle comprend, mise à part cette disposition principale, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'application (notamment ceux pour lesquels on l'applique aux dispositifs amortisseurs pour suspensions de véhicules), ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions ; et elle vise, plus particulièrement encore et ce à titre de produits industriels nouveaux, les dispositifs du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les ensembles - notamment les véhiculescomprenant de semblables dispositifs.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise l'aide du complément de description qui suit, ainsi/que des dessine ci-annexés, lesquels complément et destins ne sont, bien entendu, donnés sutout qu'à titre d'indication.
Les fig. I à 3 de ces dessins montrent, respectivement en coupe verticale axiale par 1-1 fig. 2, en coupe transversale par II-II fig. I et en coupe verticale partielle par III-III fig. I, un amortisseur hydraulique à éléments coulissants établi conformément à l'invention
La fig. 4 montre, séparément et en coupe, une soupape comportée par ce dispositif.
Les fig. 5 et 6, enfin, montrent, respectivement en coupes axiale et transversale, un dispositif amortisseur à palettes établi aussi conformément à l'invention.
Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant par exemple d'établir un
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amortisseur hydraulique pour véhicule, notamment pour véhicule de chemin de fer, en s'y prend comme suit ou de façon analogue.
On fait tout d'abord comporter essentiellement à cet amortisseur deux circuits de liquide, savoir un circuit haute pression, destine à assurer l'amortissement proprement dit, ce circuit. coagissant donc avec des organes d'étranglement ou diaphragmes, à travers lesquels le liquide est forcé de passer sous l'effet des déplacements relatifs des organes de l'amortisseur ; et un circuit basse pression, plus spécialement destiné à recueillir les fuites susceptibles de se produire à travers les jeux de fabrication demeurant libres entre les surfaces frottantes, paliers, etc. dudit amortisseur-
Puis, de préférence, on combine à cet ensemble des moyens pour permettre au liquide s'étant échappé du premier desdits circuits vers le second d'y faire retour automatiquement, notamment par le fait même des susdits déplacements relatifs.
Pour réaliser les conditions précédentes, on peut/procéder de diverses manière@$ pouvant différer notamment selon la nature de l'amortisseur qu'il s'agit d'établir, celui-ci étant par exemple à simple ou à rouble effet, à translation (fig. 1 à 4) ou, au contraire, à palettes (fig. 5 et 6) ou de toute autre espèce.
A supposer qu'il s'agisse d'un amortisseur,il déplacement de translation, donc essentiellement constitué par un piston 1 porté par une tige 2' et déplaçable dans un cylindre 3 @ piston et cylindre étant respectivement reliés, en 4 et aux organes entre lesquels il s'agit d'engendrer l'action d'amortissement @ et pour ce qui est tout d'abord du circuit haute pression, on réalise celui-ci par exemple : soit en se contentant de remplir totalement la capacité intérieure du cylindre, c'est-à-dire l'une et l'autre des deux chambres 6-7 délimitées par le piston, et en prévoyant dans ce dernier au moins un organe d'étranglement agissant dans un seul
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sens ou dans les deux sens opposés ;
soit en combinant aux susdites chambres au moins un conduit ou circuit extérieur, pouvant comporter sur son parcours un organe d'étranglement tel que susvisé soit en recours comcurremtn aux deux solutions précé- dentes ; soit en procédant de toute autre manière.
Sur les fig. I à 3, on a représenté un amortisseur dans lequel le bâti 8 (dont une partie forme le cylindre 3) comporte deux conduits extérieurs 9 débouchant chacun, par leurs deux ex- trémités, dans les chancres 6-7 et interceptés sur leurs parcours par Jeux diaphragmes IC pouvant être agencés de manière que l'un agisse pour l'un des sens de déplacement du piston et l'autre pour l'autre se:.s, ce pour quoi on fait par exemple porter lesdits diaphragmes par des clapets 11 agissant de façon inverse* En ou- tre, le piston est supposé comprendre lui-même une soupape 12 soumise à l'action d'un ressort antagoniste 13 et agencés de telle sorte qu'elle se forme pour l'un des sens de déplacemest du pis- ton et, pour l'autre sens, 8,;
sure un passage à travers des ori- fices calibrés tels que 14.
Le tout assure un effet d'amortissement différent dans les deux sens. Par ailleurs, la soupape 12 s'oppose à la créa- tion de poches d'air dans les chambres 6-7
Pour ce qui est maintenant du circuit basse pression, donc celui destiné notamment à recueillir les fuites provement par exemple, des paliers 15-16 assurant le passage de la tige 2 lui à travers les forde de cylindre 17-18, on peut/faire compren- dre : une chambre 19 disposée du côté de l'extrémité libre de la tige 2, cette chambre se présentait par exemple à la partie infé- rieure, si l'amortisseur est disposé de façon que ladite tige se présente verticalement ;
une autre chambre 20 disposée de l'autre côté, en l'espèce la partie supérieure, laquelle chambre est traversée par le pro- longement de la tige 2, dans une ouverture 21, de préférence en
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combinaison avec un soufflet 22; et au moins un conduit latéral 23 propre à relier l'une à l'autre les chambre 19-20.
On combine alors à cet ensemble des moyens pour assurer un remplissage initial de l'un et de l'autre des susdits circuits, moyens que l'on constitue par oxemple d'une part, par un premier groupe d'orifices de remplissage 24, disposés à la partie supérieure des conduits 9 et munis de bouchons 25 susceptibles d'être serrés de façon étanche., lesdits orifices donnant accès au circuit haute pression et, d'autre part, par un deuxième groupe d'orifices 26, disposes de préférence à l'aplomb des premiers, munis de semblables bouchons 27 et donnant accés au circuit basse pression.
On voit que, par la manoeuvre des bouchons 25-27, on a la possibilité non seulement d'effectuer le remplissage, mais aussi d'accéder aux diaphragmes 10 en vue de tous nettoyages, réparations, réglages ou remplacements, et ce sans avoir à vider l'amortisseur en cours de fonctionnement.
Le remplissage initial sera fait de façon que, dans le circuit haute pression, le liquide occupe toute la place qui lui est réservée et que, dans le circuit basse pression, le liquide arrive jusqu'à un niveau tel qu'il recouvre les bouchons 25 du circuit haute pression, de sorte que, en cas d'enlèvement Momentané de ces bouchons pour réparations ou autre cause, il ne puisse rentrer que du liquide, et non de l'air, dans ce dernier circuit.
Pour ce qui est enfin.des moyens pour assurer le retour automatique des fuites du circuit basse pression vers le circuit haute pression, on les constitue par exemple par des soupapes telles que 28-29, notamment du même genre que celle 12 décrite' plus haut, avec des orifices de passage 14 et des ressorts 13 convenablement calculés et éventuellement réglables (fig. 4).
On peut encore compléter l'ensemble par les diverses dispositions suivantes,, plus spécialement relatives à l'agence- ment structural des divers organes de l'amortisseur.
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On constitue avantageusement le bottier de l'amortisseur en trois parties, dont l'une 8 forme la partie centrale contenant le cylindre 3 et les deux autres 30-3I les deux chambres 19-20, ainsi que les supporta des paliers 15-I6, le tout étant assemblé par exemple par boulons.
Pour ce qui est de l'ensemble du piston et de sa tige, on le monte de préférence en ayant recoure à deux manchons 32-33 venant s'appuyer de part et d'autre du piston et étant serrés par un boulon 34.
Enfin, la liaison entre les pièces telles que 4 et 5, d'une part, et les organes correspondants de la suspension, d'autre part, comportera avantageusement des éléments de caoutchouc tels que 35 (fig. 3).
Sur les fig. 5 et 6, on a représenté un amortisseur comportant la plupart des diverses dispositions venant d'être spé- cifiées, mais du type à palettes.
On voit, ici encore, un circuit haute pression constitué par l'alésage d'un cylindre 3 formé dans la partie centrale 8 d'un bâti. Les fonds 17-18 de ce cylindre (dont l'un au moins, 18, est amovible) sont traversés en 15-16' par un arbre 2, qui est rotatif et porté des palettes 36 avantageusement épanouies, en 37, à leurs extrémités en contact avec le cylindre, l'étanchéité étant par exemple obtenue par des segments 38, qui coagissent à la fois avec la surface du cylindre et avec celle des fonds 17-18 et qui sont pressés par des lamelles ondulées 39 formant ressort.
L'intérieur du cylindre est supposé, sur les dessins, séparé en quatre chambres, d'une part, par les deux palettes 35 et, d'autrepart, par deux parois fixes 40 épanouies vers l'intérieur, en 41, pour supporter l'arbre 2 ou un manchon 42 solidaire des palettes 36, avec interposition de segments 43.
Les deux paires de chambres 6-7 ainsi créées coagissent respectivement en 47-48, avec deux conduits et diaphragmes 9-ICII du genre de ceux visés plus haut, l'amortisseur étant supposé
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à double effet, avec mime effet dans les deux sens. Les deux conduits 9 sont par exemple disposes symétriquement de part et d'autre de l'axe de l'appareil. Un trou de remplissage de la haute pression est prévu en 44, avec bouchon 45.
Pour ce qui est du circuit basse pression, il est cons- titué encore par deux prolongements 30-31 du boîtier, créant ainsi deux chambres d'extrémité 19 et 20, avec garniture d'étanchéité en 46 pour le passage de l'arbre vers l'extérieur.
Le remplissage du circuit basse pression, de même que l'accès aux conduits 9, a lieu par les mêmes organes 24 à 27 que ci-dessus. Le niveau s'établit encore au-dessus des bouchons 25.
Enfin, le retour des fuites au circuit haute pression à lieu par des soupapes telles que 28-29 disposées dans les fonds 17-18.
Pour ce qui est de la liaison entre le dispositif ainsi établi et les organes entre lesquels il doit être interposé, on peut procéder de multiples manières pour la réaliser. Sur le dessin, on a supposé que l'ensemble amortisseur était fixé en 49 à l'aide de supports 50, tandis que le mouvement de rotation était communiqué à l'arbre 2.par un levier en forme de chape 51 recevant. le mouvement en 52, avec interposition d'un manchon élastique 53.
En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient un ensemble dont le fonctionnement est le suivant :
Qu'il s'agisse du mode de réalisation des fig. I à 4 ou de celui des fig. 5 et 6, on voit que, une fois le remplissage effectué, l'amortissement s'opère par circulation du.liquide dans le circuit haute pression, à travers les diaphragmes, et cela sans possibilité de rentrées d'air, donc sans que puissent apparaître des phénomènes de cavitation.
Par ailleurs, les fuites susceptibles de s'infiltrer à travers les paliers tels que 15-16, sont recueillies par le circuit basse pression et sont immédiatement rein*' tégrées dans le circuit haute pression, par le fait même du déplacement des organes de l'amortisseur et par les soupapes 28-29
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Il est à noter enfin que, lors des réparations, l'air ne peut davantage pénétrer dans le circuit haute pression puisque, comme on le dit plus haut, le niveau du liquide dans le circuit basse pression s'établit toujours au-dessus des bouchons 25.
On obtient donc finalement un appareil qui ne donne lieu à aucune perte de liquide et, cela, quelle que soit la nature de ce dernier. Même,dans le cas des fig. 5 et 6 où il existe des paliers en communication avec l'extérieur, les pertes sont insignifiantes (en46) car le liquide, en cet endroit, est à basse pression..
On a la possibilité en particulier, compte tenu de ce qui précède, d'utiliser des liquides de grande fluidité, par exemple de l'huile d'anthracène ou autres..
Comme il va de soi et comme il ressort d'ailleurs dejà de ce qui précède, l'invention me se limite aucunement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
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PATENT OF INVENTION "Improvements made to damping devices of the hydraulic type, in particular for vehicle suspensions." Subject to an invention patent application in France dated December 1, 1943.
Mr. JULIEN (Maurice François Alexandre) 12 and 14, rue de Madagascar in TOULOUSE. (Haute-Garonne). FRANCE.
The invention relates to damping devices of the hydraulic type; and it concerns more specifically (because it is in their case that its application seems to offer the most interest), but not exclusively, among these devices, those for vehicle suspensions (road, rail, air) *
Its aim, above all, is to make these devices such that their filling can be ensured permanently, without the possibility of air re-entering, which makes it possible in particular to use liquids of great fluidity.
It mainly consists in making the devices of the type in question understand two liquid circuits, one high pressure - that is to say involved primarily in the damping, - the other low pressure and having in particular for
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The aim is to collect the leaks with, preferably, means for allowing the liquid which has escaped from the first circuit to return there automatically and thus to prevent the appearance of cavitation phenomena.
It comprises, apart from this main provision, certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below.
It relates more particularly to certain modes of application (in particular those for which it is applied to shock absorbing devices for vehicle suspensions), as well as certain embodiments of said arrangements; and it targets, more particularly still and this as new industrial products, the devices of the kind in question comprising application of these same provisions, the special elements specific to their establishment, as well as the assemblies - in particular vehicles comprising similar devices.
And it can, in any case, be well understood with the aid of the additional description which follows, as well as the accompanying drawings, which complement and destinies are, of course, given above all by way of indication.
Figs. I to 3 of these drawings show, respectively in axial vertical section through 1-1 fig. 2, in cross section by II-II fig. I and in partial vertical section by III-III fig. I, a hydraulic damper with sliding elements established in accordance with the invention
Fig. 4 shows, separately and in section, a valve included by this device.
Figs. 5 and 6, finally, show, respectively in axial and transverse sections, a damping device with paddles also established in accordance with the invention.
According to the invention and more especially according to that of its modes of application, as well as those of the embodiments of its various parts, to which it seems that preference should be given, proposing for example to establish a
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hydraulic shock absorber for a vehicle, in particular for a railway vehicle, does this as follows or in a similar manner.
First of all, this damper is essentially made up of two liquid circuits, namely a high pressure circuit, intended to ensure the actual damping, this circuit. therefore coacting with throttling members or diaphragms, through which the liquid is forced to pass under the effect of the relative movements of the damper members; and a low pressure circuit, more especially intended to collect the leaks likely to occur through the manufacturing clearances remaining free between the friction surfaces, bearings, etc. of said shock absorber-
Then, preferably, means are combined with this assembly for allowing the liquid which has escaped from the first of said circuits to the second to return there automatically, in particular by the very fact of the aforesaid relative displacements.
To achieve the above conditions, we can / proceed in various ways @ $ which may differ in particular according to the nature of the shock absorber that is to be established, the latter being for example single or ruble effect, translation (fig. 1 to 4) or, on the contrary, with paddles (fig. 5 and 6) or any other kind.
Assuming that it is a shock absorber, it translational displacement, therefore essentially constituted by a piston 1 carried by a rod 2 'and movable in a cylinder 3 @ piston and cylinder being respectively connected, at 4 and to the components between which it is a question of generating the action of damping @ and for what is first of all the high pressure circuit, one carries out this one for example: either by being satisfied to completely fill the internal capacity of the cylinder , that is to say one and the other of the two chambers 6-7 delimited by the piston, and by providing in the latter at least one throttling member acting in a single
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direction or in both opposite directions;
either by combining with the aforesaid chambers at least one external duct or circuit, which may include on its path a throttling member as referred to above, or by recourse concurrently to the two preceding solutions; or by proceeding in any other way.
In fig. I to 3, there is shown a shock absorber in which the frame 8 (part of which forms the cylinder 3) comprises two external ducts 9 each opening, through their two ends, into the cankers 6-7 and intercepted on their paths by Diaphragm sets IC can be arranged so that one acts for one of the directions of movement of the piston and the other for the other is: .s, for which the said diaphragms are for example carried by valves 11 acting in the opposite way * In addition, the piston is supposed to itself comprise a valve 12 subjected to the action of an antagonist spring 13 and arranged in such a way that it is formed for one of the directions of movement. of the piston and, for the other direction, 8 ,;
ensure a passage through calibrated orifices such as 14.
The whole thing ensures a different damping effect in both directions. Furthermore, the valve 12 prevents the creation of air pockets in the chambers 6-7.
As regards the low pressure circuit, therefore the one intended in particular to collect leaks provement for example, bearings 15-16 ensuring the passage of the rod 2 through the cylinder forde 17-18, we can / understand - dre: a chamber 19 disposed on the side of the free end of the rod 2, this chamber for example appeared at the lower part, if the damper is arranged so that said rod is presented vertically;
another chamber 20 disposed on the other side, in this case the upper part, which chamber is traversed by the extension of the rod 2, in an opening 21, preferably in
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combination with a bellows 22; and at least one side duct 23 suitable for connecting the chambers 19-20 to one another.
This set is then combined with means for ensuring an initial filling of one and the other of the aforesaid circuits, means which are constituted by example on the one hand, by a first group of filling orifices 24, arranged at the top of the conduits 9 and provided with plugs 25 capable of being tightly tightened., said orifices giving access to the high pressure circuit and, on the other hand, through a second group of orifices 26, preferably arranged directly above the first, fitted with similar plugs 27 and giving access to the low pressure circuit.
It can be seen that, by operating the caps 25-27, it is possible not only to carry out the filling, but also to access the diaphragms 10 with a view to all cleaning, repairs, adjustments or replacements, without having to. empty the shock absorber during operation.
The initial filling will be done so that, in the high pressure circuit, the liquid takes up all the space reserved for it and that, in the low pressure circuit, the liquid reaches a level such that it covers the plugs 25 of the high pressure circuit, so that, in the event of temporary removal of these plugs for repairs or other causes, only liquid, and not air, can enter the latter circuit.
Finally, as regards the means for ensuring the automatic return of leaks from the low pressure circuit to the high pressure circuit, they are for example constituted by valves such as 28-29, in particular of the same type as that described above. , with through holes 14 and springs 13 suitably calculated and possibly adjustable (fig. 4).
The assembly can also be completed by the following various provisions, more specifically relating to the structural arrangement of the various members of the shock absorber.
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The shock absorber casing is advantageously formed in three parts, one of which 8 forms the central part containing the cylinder 3 and the other two 30-3I the two chambers 19-20, as well as the supported bearings 15-I6, the whole being assembled for example by bolts.
With regard to the assembly of the piston and its rod, it is preferably mounted by having recourse to two sleeves 32-33 coming to rest on either side of the piston and being tightened by a bolt 34.
Finally, the connection between the parts such as 4 and 5, on the one hand, and the corresponding members of the suspension, on the other hand, will advantageously comprise rubber elements such as 35 (fig. 3).
In fig. 5 and 6, there is shown a shock absorber comprising most of the various arrangements just specified, but of the vane type.
Here again, we see a high pressure circuit formed by the bore of a cylinder 3 formed in the central part 8 of a frame. The bottoms 17-18 of this cylinder (at least one of which, 18, is removable) are crossed at 15-16 'by a shaft 2, which is rotary and carried by vanes 36 which are advantageously open, at 37, at their ends in contact with the cylinder, the seal being for example obtained by segments 38 which coact both with the surface of the cylinder and with that of the bases 17-18 and which are pressed by corrugated strips 39 forming a spring.
The interior of the cylinder is assumed, in the drawings, to be separated into four chambers, on the one hand, by the two pallets 35 and, on the other hand, by two fixed walls 40 opening out towards the inside, at 41, to support the 'shaft 2 or a sleeve 42 integral with the pallets 36, with the interposition of segments 43.
The two pairs of chambers 6-7 thus created coact respectively in 47-48, with two conduits and diaphragms 9-ICII of the type of those referred to above, the damper being assumed
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double-acting, with mimic effect in both directions. The two conduits 9 are for example arranged symmetrically on either side of the axis of the device. A high pressure filling hole is provided at 44, with plug 45.
As regards the low pressure circuit, it is also constituted by two extensions 30-31 of the housing, thus creating two end chambers 19 and 20, with seal at 46 for the passage of the shaft towards outside.
The filling of the low pressure circuit, as well as access to the conduits 9, takes place through the same members 24 to 27 as above. The level is still above the caps 25.
Finally, the return of the leaks to the high pressure circuit takes place through valves such as 28-29 arranged in the 17-18 funds.
As regards the connection between the device thus established and the members between which it must be interposed, one can proceed in many ways to achieve it. In the drawing, it is assumed that the damper assembly was fixed at 49 using brackets 50, while the rotational movement was communicated to the shaft 2 by a lever in the form of a receiving yoke 51. the movement in 52, with the interposition of an elastic sleeve 53.
As a result, whatever the embodiment adopted, an assembly is obtained whose operation is as follows:
Whether it is the embodiment of FIGS. I to 4 or that of figs. 5 and 6, it can be seen that, once the filling has been carried out, the damping takes place by circulation of the liquid in the high pressure circuit, through the diaphragms, and this without the possibility of air re-entering, therefore without being able to appear cavitation phenomena.
In addition, the leaks likely to infiltrate through the bearings such as 15-16, are collected by the low pressure circuit and are immediately reinforced in the high pressure circuit, by the very fact of the displacement of the components of the 'shock absorber and by valves 28-29
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Finally, it should be noted that, during repairs, air can no longer penetrate into the high pressure circuit since, as stated above, the level of the liquid in the low pressure circuit is always above the plugs. 25.
We thus finally obtain an apparatus which does not give rise to any loss of liquid and, that, whatever the nature of the latter. Even, in the case of Figs. 5 and 6 where there are bearings in communication with the outside, the losses are insignificant (en46) because the liquid, in this place, is at low pressure.
In particular, taking into account the foregoing, it is possible to use liquids of great fluidity, for example anthracene oil or the like.
As goes without saying and as it emerges moreover already from the foregoing, the invention is in no way limited to those of its modes of application, nor to those of the embodiments of its various parts, having been more specifically considered; on the contrary, it embraces all the variants.