EP1591743A1 - Soupape pour frein de tir - Google Patents

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EP1591743A1
EP1591743A1 EP05290876A EP05290876A EP1591743A1 EP 1591743 A1 EP1591743 A1 EP 1591743A1 EP 05290876 A EP05290876 A EP 05290876A EP 05290876 A EP05290876 A EP 05290876A EP 1591743 A1 EP1591743 A1 EP 1591743A1
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Patrick Balbo
Patrice Mendoza
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Giat Industries SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A25/00—Gun mountings permitting recoil or return to battery, e.g. gun cradles; Barrel buffers or brakes
    • F41A25/02—Fluid-operated systems

Definitions

  • the technical field of the invention is that of valves for fluid circuits and in particular valves implemented between a firing brake and a filler of a armed.
  • a firing brake is an organ that is interposed between the recoil mass of a weapon and its cradle. It includes a piston that during the recoil of the weapon moves in a fluid hydraulic. The fluid rolling movement ensures the recoil braking.
  • a firing brake is usually connected to a hydraulic filler which is a reserve of fluid under moderate pressure (a few tenths of Mega Pascals (MPa)).
  • the purpose of the filler is to compensate for variations of fluid volume following variations in temperatures (ambient and functional).
  • the filler is usually connected to the low pressure side of the brake that is to say at the level of the brake chamber whose volume increases during the recoil.
  • a valve between the firing brake and the filler. This valve closes when the pressure in the brake exceeds a certain value. This avoids deteriorate the filler by possible overpressures.
  • Known valves comprise a sealing member which is movable against the action of a spring whose stiffness allows to determine the closing pressure of the valve.
  • a problem with the usual valves is that of the rebound of the valve when the pressure in the room increases rapidly before becoming maximum. A such rebound may communicate to the filler a overpressure can damage it.
  • valve between a brake firing and filler for a weapon, valve comprising a movable pin against the action of a return spring, pawn extended by a head having a sealing surface intended to cooperate with a seat to ensure the closure tight of the valve, the closing movement being caused by increasing the pressure of a fluid to the inside of the brake and the side of the pawn, valve characterized in that the pin is slidable in a bore and comprises means allowing a limited leakage of the fluid between the pawn and bore.
  • the means of leakage comprise a radial clearance of between 0.08 mm and 0.5 mm.
  • the means of escape may also include at least one annular groove made on the pawn.
  • the head may include machining operations allowing the fluid passage from the filler to the brake when the valve is in the open position.
  • the head can be extended on the side of its sealing range by a guide rod that will sliding climb in a dwelling.
  • the valve may comprise an intermediate chamber interposed between bore and housing, surrounding chamber the head of the valve.
  • the bore in which the pawn slides may be realized in a rod of the firing brake.
  • a firing brake 1 comprises a body 4 which is fixed by one of its ends to a breech sleeve 2.
  • the body 4 comprises a head 5 which constitutes a plug closure closing the body 4.
  • the head 5 has a stepped profile 6 formed of two cylindrical portions of different diameters, which profile cooperates with complementary shaped machining carried out on the breech sleeve 2.
  • the stepped profile 6 of the head 5 cooperates moreover also with a half-flange 8 which also has a internal machining appropriate.
  • the half-flange 8 is attached to the bolt sleeve by screws (not shown).
  • the brake is here a fur brake comprising a inner shirt 9.
  • a rod 10 is slidably mounted in the body 4. It carries at its inner end a piston head 11 which slide in the chamber bounded by the body 4.
  • a buffer shock 12 is integral with the body 4 and it cooperates with a internal bore 13 of the rod 10 so as to damp the end of the braking motion.
  • the end of the body 4 which is traversed by the rod 10 is closed by a plug 14 which carries means 15 sealing between plug 14 and rod 10.
  • the rod 10 carries a head 16 which has a stepped profile formed of three distinct cylindrical diameters. This profile cooperates with two jaws 17a, 17b which are fixed by screws (not shown) in the cradle 3.
  • the firing brake 1 is connected to a filler 18 at through a bore 19 disposed inside the rod 10. This bore carries a valve 27 pushed by a spring 28 and which prevents overpressure from reaching the filler 18.
  • FIG. 1 shows this valve 27 in its position open which is the one it occupies when the brake is at rest.
  • the valve comprises a cylindrical pin 27a which is extended by a head 27b.
  • the latter has a range conical seal 29 which is intended to cooperate with a conical seat 30 machined on the head 16 of the rod 10.
  • the pawn 27a is slidably mounted in the bore 19 and comprises by elsewhere means allowing a limited leakage of the fluid between its outer cylindrical surface and the bore 19.
  • leakage means comprise on the one hand a game of the order of a few tenths of a millimeter between the pin 27a and the bore 19 and on the other hand gorges rings 31 made on the pawn 27a and which make it possible slightly reduce the pressure of the fluid during its passage between pawn and bore.
  • the brake 1 comprises a chamber intermediate 35 which is delimited by the conical seat 30 of the valve and by a conical milling 36 that ends the bore 19.
  • This intermediate chamber receives the fluid leak passing between the pin 27a and the bore 19. It allows to reduce the fluid pressure coming from the bore 19.
  • the valve 27 is extended on the filler side 18 by a cylindrical rod 32 which slides with a game in a housing 33 of the head 16, housing which receives the spring 28.
  • the game is also of the order of a few tenths of mm and it is lower than the previous one. It allows the passage of fluid from the filler 18 to the bore 19. This rod 32 guiding the valve relative to the housing 33. It controls the positioning of the sealing surface 29 with respect to its seat 30.
  • Figure 4 shows a cross-section of the valve at the level of the head 27b. This section allows to visualize the three machining operations 37 which allow the passage of fluid from the filler 18 to the brake when the valve is in open position.
  • the spring 28 is dimensioned so that it ensures maintaining the valve 27 in the open position when the pressure on the side of the bore 19 is less than or equal to about 1 MPa (Mega Pascal).
  • the spring is on the other hand depressed and the valve is closed when the side pressure bore 19 is greater than 1 MPa.
  • Such a provision maintains the valve in the open position during all the quasi-static movements and a closing of the valve for movements in which a high pressure reigns in the bore 19.
  • valve 27 When the weapon is rest position the position of the The valve is that shown in Figure 2.
  • the valve 27 is then open and the fluid can circulate as well from filler 18 to the brake 1 that the brake to the filler 18 to come maintain a trimming pressure of the order of a few tenths of MPa.
  • the controlled leak of fluid between the pin 27a and the bore 19 allows to postpone the closing of the valve of a few milliseconds.
  • Such an arrangement avoids the rebound of the head 27b of the valve against its seat. We thus avoids any transition from high fluid pressure to the filler 18, especially at the end of the movement of back in battery when the pressure is the strongest.
  • sealing range 29 and seat 30 have another shape that conical.

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Abstract

L'invention a pour objet une soupape (27) entre un frein de tir (1) et un remplisseur (18) pour une arme. Cette soupape comprend un pion (27a) mobile contre l'action d'un ressort de rappel (28), pion prolongé par une tête (27b) comportant une portée d'étanchéité (29) destinée à coopérer avec un siège (30) pour assurer la fermeture étanche de la soupape, le mouvement de fermeture étant provoqué par l'accroissement de la pression d'un fluide à l'intérieur du frein et du côté du pion. La soupape (27) est caractérisée en ce que le pion (27a) est coulissant dans un alésage (19) et comporte des moyens autorisant une fuite limitée du fluide entre le pion (27a) et l'alésage (19). <IMAGE>

Description

Le domaine technique de l'invention est celui des soupapes pour circuits de fluide et notamment des soupapes mises en oeuvre entre un frein de tir et un remplisseur d'une arme.
Un frein de tir est un organe qui est interposé entre la masse reculante d'une arme et son berceau. Il comprend un piston qui lors du recul de l'arme se déplace dans un fluide hydraulique. Le mouvement de laminage du fluide assure le freinage du recul.
Un frein de tir est généralement raccordé à un remplisseur hydraulique qui est une réserve de fluide sous une pression modérée (quelques dixièmes de Méga Pascals (MPa)). Le remplisseur a pour but de pallier les variations de volume du fluide consécutives aux variations de températures (ambiante et fonctionnelle).
Il est généralement raccordé au côté basse pression du frein c'est à dire au niveau de la chambre du frein dont le volume s'accroít lors du recul. Lorsque le remplisseur est raccordé à une zone de haute pression, par exemple au niveau du tampon de choc ou du côté haute pression du frein (c'est à dire du côté ou le volume se réduit lors du recul de l'arme), on dispose habituellement une soupape entre le frein de tir et le remplisseur. Cette soupape se ferme lorsque la pression dans le frein dépasse une certaine valeur. On évite ainsi de détériorer le remplisseur par les surpressions éventuelles.
Les soupapes connues comprennent un organe d'étanchéité qui est mobile contre l'action d'un ressort dont la raideur permet de déterminer la pression de fermeture de la soupape.
Un problème rencontré avec les soupapes habituelles est celui du rebond de la soupape lorsque la pression dans la chambre augmente rapidement avant de devenir maximale. Un tel rebond risque de communiquer au remplisseur une surpression pouvant le détériorer.
C'est le but de l'invention que de proposer une soupape permettant de pallier de tels inconvénients, tout en permettant une libre circulation du fluide au repos.
Ainsi l'invention a pour objet une soupape entre un frein de tir et un remplisseur pour une arme, soupape comprenant un pion mobile contre l'action d'un ressort de rappel, pion prolongé par une tête comportant une portée d'étanchéité destinée à coopérer avec un siège pour assurer la fermeture étanche de la soupape, le mouvement de fermeture étant provoqué par l'accroissement de la pression d'un fluide à l'intérieur du frein et du côté du pion, soupape caractérisée en ce que le pion est coulissant dans un alésage et comporte des moyens autorisant une fuite limitée du fluide entre le pion et l'alésage.
Selon un mode particulier de réalisation, les moyens de fuite comprennent un jeu radial compris entre 0,08 mm et 0,5 mm.
Les moyens de fuite pourront aussi comporter au moins une gorge annulaire réalisée sur le pion.
La tête pourra comporter des usinages autorisant le passage de fluide du remplisseur vers le frein lorsque la soupape est en position ouverte.
Avantageusement, la tête pourra être prolongée du côté de sa portée d'étanchéité par une tige de guidage qui sera montée coulissante dans un logement.
La soupape pourra comporter une chambre intermédiaire interposée entre l'alésage et le logement, chambre entourant la tête de la soupape.
L'alésage dans lequel coulisse le pion pourra être réalisé dans une tige du frein de tir.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue en coupe d'un frein de tir incorporant une soupape selon l'invention,
  • la figure 2 est une vue agrandie montrant la soupape en position ouverte,
  • la figure 3 est une vue agrandie montrant la soupape en position fermée,
  • la figure 4 est une vue en coupe transversale de la soupape, coupe réalisée suivant le plan dont la trace AA est visible à la figure 2.
En se reportant à la figure 1, un frein de tir 1 comporte un corps 4 qui est fixé par une de ses extrémités à un manchon de culasse 2.
Le corps 4 comporte une tête 5 qui constitue un bouchon de fermeture obturant le corps 4.
La tête 5 présente un profil 6 étagé, formé de deux portions cylindriques de diamètres différents, profil qui coopère avec un usinage de forme complémentaire réalisé sur le manchon de culasse 2.
Le profil étagé 6 de la tête 5 coopère par ailleurs également avec une demi-bride 8 qui comporte, elle aussi, un usinage interne approprié. La demi-bride 8 est fixée au manchon de culasse par des vis (non représentées).
Le frein est ici un frein à fourrure comportant une chemise interne 9.
Une tige 10 est montée coulissante dans le corps 4. Elle porte à son extrémité interne une tête de piston 11 qui coulisse dans la chambre délimitée par le corps 4. Un tampon de choc 12 est solidaire du corps 4 et il coopère avec un alésage interne 13 de la tige 10 de façon à amortir la fin du mouvement de freinage.
L'extrémité du corps 4 qui est traversée par la tige 10 est obturée par un bouchon 14 qui porte des moyens 15 assurant l'étanchéité entre bouchon 14 et tige 10.
La tige 10 porte une tête 16 qui présente un profil étagé formé de trois diamètres cylindriques distincts. Ce profil coopère avec deux mâchoires 17a, 17b qui sont fixées par des vis (non représentées) au berceau 3.
Le frein de tir 1 est raccordé à un remplisseur 18 au travers d'un alésage 19 disposé à l'intérieur de la tige 10. Cet alésage porte une soupape 27 poussée par un ressort 28 et qui empêche les surpressions de parvenir au remplisseur 18.
La figure 2 montre cette soupape 27 dans sa position ouverte qui est celle qu'elle occupe lorsque le frein est au repos.
La soupape comprend un pion cylindrique 27a qui est prolongé par une tête 27b. Cette dernière comporte une portée d'étanchéité conique 29 qui est destinée à coopérer avec un siège conique 30 usiné sur la tête 16 de la tige 10. Le pion 27a est monté coulissant dans l'alésage 19 et il comporte par ailleurs des moyens autorisant une fuite limitée du fluide entre sa surface cylindrique externe et l'alésage 19.
Ces moyens de fuite comprennent d'une part un jeu fonctionnel de l'ordre de quelques dixièmes de mm entre le pion 27a et l'alésage 19 et d'autre part des gorges annulaires 31 réalisées sur le pion 27a et qui permettent de diminuer légèrement la pression du fluide lors de son passage entre pion et alésage.
Par ailleurs le frein 1 comporte une chambre intermédiaire 35 qui est délimitée par le siège conique 30 de la soupape et par un fraisage conique 36 qui termine l'alésage 19.
Cette chambre intermédiaire reçoit la fuite de fluide hydraulique passant entre le pion 27a et l'alésage 19. Elle permet de réduire la pression du fluide provenant de l'alésage 19.
La soupape 27 est prolongée du côté du remplisseur 18 par une tige cylindrique 32 qui coulisse avec un jeu dans un logement 33 de la tête 16, logement qui reçoit le ressort 28.
Le jeu est également de l'ordre de quelques dixièmes de mm et il est inférieur au précédent. Il permet le passage du fluide du remplisseur 18 vers l'alésage 19. Cette tige 32 assure le guidage de la soupape par rapport au logement 33. On maítrise ainsi le positionnement de la portée d'étanchéité 29 par rapport à son siège 30.
La figure 4 montre une coupe transversale de la soupape au niveau de la tête 27b. Cette coupe permet de visualiser les trois usinages 37 qui autorisent le passage de fluide du remplisseur 18 vers le frein lorsque la soupape est en position ouverte.
Le ressort 28 est dimensionné de telle sorte qu'il assure le maintien de la soupape 27 en position ouverte lorsque la pression du côté de l'alésage 19 est inférieure ou égale à environ 1 MPa (Méga Pascal). Le ressort se trouve par contre enfoncé et la soupape est fermée lorsque la pression côté alésage 19 est supérieure à 1 MPa. Une telle disposition assure un maintien de la soupape en position ouverte pendant tous les mouvements quasi statiques et une fermeture de la soupape pour les mouvements dans lesquels une haute pression règne dans l'alésage 19.
Le fonctionnement de cette soupape est le suivant.
Lorsque l'arme est position de repos la position de la soupape est celle représentée à la figure 2. La soupape 27 est alors ouverte et le fluide peut circuler aussi bien du remplisseur 18 vers le frein 1 que du frein vers le remplisseur 18 pour venir maintenir une pression de parage de l'ordre de quelques dixièmes de MPa.
Lors du tir il y a un déplacement rapide du piston 11 par rapport au corps de frein 4 puis retour en batterie plus lent. Si on se reporte à la figure 1 qui montre le frein de tir au repos, la tige 10 sort tout d'abord rapidement du corps puis elle reprend sa position initiale. Au début du recul il apparaít une dépression fugitive au niveau de l'alésage 19. Compte tenu de la durée réduite du phénomène et du diamètre du canal 34 qui est inférieur à celui de l'alésage 19, le remplisseur 18 ne fournit pas de fluide au frein d'une façon notable.
Lors du mouvement de retour en batterie la pression dans l'alésage 19 augmente et devient suffisante pour fermer la soupape 27. Celle ci adopte la position représentée figure 3 où la portée conique 29 est en appui contre son siège 30.
La fuite contrôlée de fluide entre le pion 27a et l'alésage 19 permet de différer la fermeture de la soupape de quelques millisecondes. Une telle disposition permet d'éviter le rebond de la tête 27b de la soupape contre son siège. On évite ainsi tout passage de la haute pression de fluide vers le remplisseur 18, notamment lors de la fin du mouvement de retour en batterie lorsque la pression est la plus forte.
Par ailleurs cette soupape fonctionne quelle que soit la température du fluide.
A titre de variante il est bien entendu possible de réaliser une soupape dans laquelle la portée d'étanchéité 29 et son siège 30 ont une autre forme que conique. On pourra par exemple mettre en oeuvre des portées d'étanchéité planes.

Claims (7)

  1. Soupape (27) entre un frein de tir (1) et un remplisseur (18) pour une arme, soupape comprenant un pion (27a) mobile contre l'action d'un ressort de rappel (28), pion prolongé par une tête (27b) comportant une portée d'étanchéité (29) destinée à coopérer avec un siège (30) pour assurer la fermeture étanche de la soupape, le mouvement de fermeture étant provoqué par l'accroissement de la pression d'un fluide à l'intérieur du frein et du côté du pion (27a), soupape caractérisée en ce que le pion (27a) est coulissant dans un alésage (19) et comporte des moyens autorisant une fuite limitée du fluide entre le pion et l'alésage.
  2. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de fuite comprennent un jeu radial compris entre 0,08 mm et 0,5 mm.
  3. Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de fuite comportent également au moins une gorge annulaire (31) réalisée sur le pion (27a).
  4. Soupape selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la tête (27b) comporte des usinages (37) autorisant le passage de fluide du remplisseur (18) vers le frein (1) lorsque la soupape est en position ouverte.
  5. Soupape selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la tête (27b) est prolongée du côté de sa portée d'étanchéité (29) par une tige de guidage (32) qui est montée coulissante dans un logement (33).
  6. Soupape selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte une chambre intermédiaire (35) interposée entre l'alésage (19) et le logement (33), chambre entourant la tête (27b) de la soupape.
  7. Soupape selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'alésage (19) dans lequel coulisse le pion (27a) est réalisé dans une tige (10) du frein de tir.
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