EP4051923A1 - Porte-diaphragme pour amortisseur de type oleopneumatique - Google Patents

Porte-diaphragme pour amortisseur de type oleopneumatique

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EP4051923A1
EP4051923A1 EP20793422.5A EP20793422A EP4051923A1 EP 4051923 A1 EP4051923 A1 EP 4051923A1 EP 20793422 A EP20793422 A EP 20793422A EP 4051923 A1 EP4051923 A1 EP 4051923A1
Authority
EP
European Patent Office
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diaphragm
diaphragm holder
tubular body
sleeve
insert
Prior art date
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Pending
Application number
EP20793422.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sylvain Leclercq
Mathieu Joubert
Franck LECUYER
Quentin ROIRAND
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Landing Systems SAS
Original Assignee
Safran Landing Systems SAS
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Filing date
Publication date
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    • F16F9/063—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using both gas and liquid comprising a hollow piston rod

Definitions

  • the present invention relates to the field of hydraulic damping and more particularly to a diaphragm holder for an oleopneumatic type damper fitted in particular, although not exclusively, to aircraft undercarriages.
  • An aircraft landing gear generally comprises an oleopneumatic damper which makes it possible to stabilize and control the movements of the aircraft, in particular during the taxiing and landing phases.
  • the oleopneumatic damper comprises a box in which a rod is mounted to slide. The box and the rod together define an internal volume separated into two chambers by a diaphragm integral with said box. One of the chambers is filled with hydraulic fluid while the other chamber is filled with the same hydraulic fluid and a pressurized gas.
  • the diaphragm has calibrated orifices through which hydraulic fluid can pass undergoing hydraulic resistance.
  • the diaphragm is traditionally carried by a diaphragm holder tube which is dimensioned so as not to buckle under the peaks of compressive forces to which the shock absorber is subjected during the landing phases of the aircraft.
  • the diaphragm holder tubes are generally made of metal.
  • the manufacture of such diaphragm-carrying tubes involves costly and time-consuming machining operations.
  • the manufacture of such diaphragm-carrying tubes involves costly and time-consuming machining operations.
  • the manufacture by machining imposes minimum wall thicknesses which prevent the mass of the metal diaphragm-carrying tubes from being reduced while they are oversized for the forces which they must undergo.
  • Document FR-A-2999 528 discloses diaphragm-holder tubes made of thermoplastic material making it possible to reduce the mass and the manufacturing time of the diaphragm-holder tubes, while meeting the mechanical performance required for the correct functioning of the damper.
  • a plastic diaphragm-carrying tube the structure of which would be optimized to improve its performance, would include confined areas which would be difficult or even impossible to produce by injection.
  • the object of the invention is therefore to provide a diaphragm holder making it possible to obviate at least in part the aforementioned drawbacks.
  • a diaphragm holder for an oleopneumatic type damper which comprises a tubular body made of thermoplastic material.
  • the tubular body has one end arranged to carry a diaphragm provided with flow restriction orifices and an opposite end defining an arch-shaped bottom to withstand pressure forces.
  • an insert is housed in the bottom of the tubular body and is arranged to mechanically reinforce said bottom and equally distribute the pressure forces.
  • the insert makes it possible to push back the mechanical performance of a diaphragm holder made entirely of thermoplastic material.
  • the insert is made of metal, preferably of steel or aluminum, or of a composite material.
  • the insert is a cylindrical sleeve fitted onto an injection core of the tubular body.
  • the injection core therefore forms a centering pin of the sleeve in the bottom of the tubular body.
  • an outer surface of the sleeve cooperates with an inner surface of a cylindrical stiffener at the bottom of the tubular body, which makes it possible to distribute the pressure forces equally.
  • the invention also relates to an oleopneumatic type damper comprising a diaphragm provided with flow restriction orifices and separating an internal volume of the damper into two chambers, the diaphragm being carried by such a diaphragm holder.
  • the invention also relates to an aircraft landing gear comprising such a damper.
  • the invention further relates to an aircraft comprising such a landing gear.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of an aircraft landing gear comprising a shock absorber known per se;
  • FIG. 2A is a perspective view of a diaphragm holder known per se
  • FIG. 2B is an axial sectional view of the diaphragm holder illustrated in FIG. 2A;
  • FIG. 3A is a perspective view of a diaphragm holder according to a particular embodiment of the invention;
  • Figure 3B is an axial sectional view of the diaphragm holder illustrated in Figure 3A;
  • Figure 3C is a detailed view of one end of the diaphragm holder illustrated in Figure 3B.
  • FIG. 1 represents an aircraft landing gear comprising an oleopneumatic type damper.
  • the landing gear comprises a box 1 in which a rod 2 is mounted to slide along a vertical X axis. A lower end of the rod 2 is arranged to receive an axle or a bogie carrying one or more wheels.
  • a diaphragm 3 separates the interior of the box 1 into a first chamber C1 filled with a hydraulic fluid F and a pressurized gas G and a second chamber C2 filled with hydraulic fluid F.
  • the diaphragm 3 is carried by a lower end a diaphragm holder 4 extending along the X axis, while an upper end of the diaphragm holder 4 is directly attached to a ceiling of the box 1.
  • the second chamber C2 is further delimited by a bottom 5 attached to the rod 2. Under the bottom 5 extends a third chamber C3 filled with hydraulic fluid F and a fourth chamber C4 filled with gas G under pressure.
  • the third chamber C3 and the fourth chamber C4 are separated by a separator piston 6.
  • the diaphragm 3 and the bottom 5 are provided with calibrated orifices allowing the hydraulic fluid F to pass respectively from the second chamber C2 to the first chamber C1 and to the second chamber C2 to the third chamber C3. All of this is well known and is recalled for illustrative purposes only.
  • FIGS. 2A and 2B illustrate a diaphragm holder 14 made of thermoplastic material well known from the prior art.
  • the diaphragm holder 14 is similar to that shown in Figure 1, except that its upper end has a cylindrical bearing 11 arranged to be able to fit into a corresponding cylindrical bearing provided in the box 1, and come to rest against a step of said box 1.
  • the cylindrical bearing surface 11 comprises a groove arranged to receive a seal (not shown).
  • the diaphragm holder 14 comprises a substantially tubular main part 12 comprising here longitudinal stiffeners 13 which run along the main part 12 parallel to the X axis and projecting radially outwards.
  • the stiffeners 13 are regularly distributed around the running part 12.
  • the lower end of the diaphragm holder 14 comprises a cylindrical bearing surface 15 adapted to slide in the rod 2 and an end portion 16 on which the diaphragm 3 is attached. Similar to the cylindrical seat 11, the cylindrical seat 15 comprises a groove arranged to receive a sliding shoe (not shown).
  • the upper end of the diaphragm holder 14 has a bottom forming an arch 17, axisymmetric with convexity oriented towards the diaphragm 3, which is integral with the running part 12.
  • the arch 17 is consolidated from the inside by a double stiffening system comprising, on the one hand, a pair of rings 19 centered on the X axis (namely an internal ring and an intermediate ring between the internal ring and the arch 17) and, on the other hand, a network of radial ribs 18 converging towards the central X axis of the diaphragm holder 14 extending from the arch 17 to the innermost of the rings 19.
  • the arch 17 is stabilized and can withstand significant pressure forces, while having an optimal material arrangement contributing to a weight reduction of the diaphragm holder 14.
  • FIGS. 3A, 3B and 3C illustrate a diaphragm holder 24 according to a particular embodiment of the invention.
  • the diaphragm holder 24 differs from the diaphragm holder 14 in that the arch stiffening system comprises only a single intermediate ring 29 extending along the central X axis of the diaphragm holder 24 and from which extends a network of radial ribs
  • the system for stiffening the arch 27 further comprises a sleeve 20 housed inside an interior volume delimited by the intermediate ring 29.
  • the sleeve 20 comprises an inner tube 20.1 and an outer tube 20.2 which are coaxial with each other and which are connected to each other by a web 20.3 extending transversely to the X axis.
  • An outer surface of the outer tube 20.2 of the sleeve 20 is shaped to cooperate with the substantially frustoconical inner surface of the intermediate ring 29, while an inner surface of the inner tube 20.1 of the sleeve 20 is shaped to cooperate with a substantially frustoconical outer surface of an injection core 21 of the diaphragm holder 24.
  • the injection core 21 extends along the X axis and forms a centering pin on which the sleeve 20 is fitted.
  • the sleeve 20 is fixed to the injection core 21 via a nut 22 screwed onto the free end of said injection core 21 to bear on one end of the internal tube 20.1 of the sleeve 20.
  • the sleeve 20 is here made of metal, preferably of steel or aluminum.
  • the sleeve 20 forms an insert inserted in the arch 27 of the diaphragm holder 24 and allows a better distribution and absorption of the forces exerted by the hydraulic fluid F and the gas G on the upper end of the diaphragm holder 24, in particular during the compression of the shock absorber.
  • the sleeve 20 thus makes it possible to improve the technical performance of the diaphragm holder 14 made entirely of thermoplastic material.
  • the sleeve here is made of metal, it can be made of any other material having a mechanical strength greater than that of the thermoplastic material constituting the diaphragm holder.
  • the bush may be made of any material guaranteeing the bush isotropic characteristics allowing axisymmetric deformation of the diaphragm holder during compression of the shock absorber.
  • the sleeve can for example be made of a composite material.
  • the geometry and dimensions of the socket may be different from those shown.
  • the insert can for example pass through the arch.
  • the presence of the core is particularly advantageous for facilitating the positioning of the insert, it is possible to remove the core before placing the insert in the arch.
  • the insert can be fixed by any means in the vault, whether by force fitting, gluing, screwing, clipping ...
  • the diaphragm 3 here separates the internal volume of the damper into two chambers C1 and C2, it can also define a single chamber and be devoid of flow orifices.

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Abstract

L'invention concerne un porte-diaphragme pour amortisseur de type oléopneumatique. Le porte-diaphragme comprend un corps tubulaire réalisé en matière thermoplastique ayant une extrémité agencée pour porter un diaphragme et une extrémité opposée définissant un fond en forme de voûte pour supporter des efforts de pression. Selon l'invention, un insert est logé dans le fond du corps tubulaire et est agencé pour renforcer mécaniquement ledit fond et répartir équitablement les efforts de pression.

Description

PORTE -DIAPHRAGME POUR AMORTISSEUR DE TYPE OLEOPNEUMATIQUE
La présente invention concerne le domaine de l'amortissement hydraulique et plus particulièrement un porte-diaphragme pour amortisseur de type oléopneumatique équipant notamment, bien que non exclusivement, des atterrisseurs d'aéronef.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
Un atterrisseur d'aéronef comporte en général un amortisseur oléopneumatique qui permet d'assurer la stabilisation et le contrôle des mouvements de l'aéronef, en particulier lors des phases de roulage et d'atterrissage. L'amortisseur oléopneumatique comprend un caisson dans lequel une tige est montée pour coulisser. Le caisson et la tige définissent ensemble un volume interne séparé en deux chambres par un diaphragme solidaire dudit caisson. L'une des chambres est remplie d'un fluide hydraulique tandis que l'autre chambre est remplie du même fluide hydraulique et d'un gaz sous pression. Le diaphragme comporte des orifices calibrés au travers desquels le fluide hydraulique peut passer en subissant une résistance hydraulique.
Le diaphragme est traditionnellement porté par un tube porte-diaphragme qui est dimensionné pour ne pas flamber sous les pics d'efforts de compression que subit l'amortisseur lors des phases d'atterrissage de l'aéronef.
Ainsi, les tubes porte-diaphragmes sont en général réalisés en métal. Néanmoins, la fabrication de tels tubes porte-diaphragmes implique des opérations d'usinage coûteuses et longues. Néanmoins, la fabrication de tels tubes porte-diaphragmes implique des opérations d'usinage coûteuses et longues. Qui plus est, la fabrication par usinage impose des épaisseurs minimales de voile qui empêchent de réduire la masse des tubes porte-diaphragmes en métal alors qu'ils sont surdimensionnés pour les efforts qu'ils doivent subir. On connaît du document FR-A-2999 528 des tubes porte- diaphragmes réalisés en matière thermoplastique permettant de diminuer la masse et le temps de fabrication des tubes porte-diaphragmes, tout en répondant aux performances mécaniques nécessaires au bon fonctionnement de 1'amortisseur .
Cependant, si la fabrication par injection permet d'optimiser les formes des tubes porte-diaphragmes pour notamment en diminuer la masse, elle peut aussi limiter l'amélioration de leurs performances mécaniques. En effet, un tube porte-diaphragme en matière plastique dont la structure serait optimisée pour en améliorer les performances comporteraient des zones confinées qu'il serait difficile voire impossible de réaliser par injection.
OBJET DE L'INVENTION
L'invention a donc pour objet de proposer un porte- diaphragme permettant d'obvier au moins en partie aux inconvénients précités. RESLIME DE L’INVENTION
A cet effet, on propose un porte-diaphragme pour amortisseur de type oléopneumatique qui comprend un corps tubulaire réalisé en matière thermoplastique. Le corps tubulaire a une extrémité agencée pour porter un diaphragme pourvu d'orifices de restriction d'écoulement et une extrémité opposée définissant un fond en forme de voûte pour supporter des efforts de pression.
Selon l'invention, un insert est logé dans le fond du corps tubulaire et est agencé pour renforcer mécaniquement ledit fond et répartir équitablement les efforts de pression.
L'agencement d'un tel insert permet de repousser les performances mécaniques d'un porte-diaphragme réalisé totalement en matière thermoplastique. De manière particulière, l'insert est en métal, de préférence en acier ou en aluminium, ou en matériau composite.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'insert est une douille cylindrique emmanchée sur une carotte d'injection du corps tubulaire. La carotte d'injection forme dès lors un pion de centrage de la douille dans le fond du corps tubulaire.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, une surface extérieure de la douille coopère avec une surface intérieure d'un raidisseur cylindrique du fond du corps tubulaire, ce qui permet de répartir équitablement les efforts de pression.
L'invention concerne également un amortisseur de type oléopneumatique comprenant un diaphragme pourvu d'orifices de restriction d'écoulement et séparant un volume interne de l'amortisseur en deux chambres, le diaphragme étant porté par un tel porte-diaphragme.
L'invention concerne aussi un atterrisseur d'aéronef comprenant un tel amortisseur.
L'invention concerne en outre un aéronef comprenant un tel atterrisseur.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un atterrisseur d'aéronef comprenant un amortisseur connu en soi ;
- la figure 2A est une vue en perspective d'un porte- diaphragme connu en soi ;
- la figure 2B est une vue en coupe axiale du porte- diaphragme illustré à la figure 2A ; - la figure 3A est une vue en perspective d'un porte- diaphragme selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;
- la figure 3B est une vue en coupe axiale du porte- diaphragme illustré à la figure 3A ;
- la figure 3C est une vue détaillée d'une extrémité du porte-diaphragme illustré à la figure 3B.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
La figure 1 représente un atterrisseur d'aéronef comprenant un amortisseur de type oléopneumatique. De façon connue en soi, 1'atterrisseur comporte un caisson 1 dans lequel une tige 2 est montée pour coulisser selon un axe X vertical. Une extrémité inférieure de la tige 2 est agencée pour recevoir un essieu ou un bogie portant une ou plusieurs roues.
Un diaphragme 3 sépare l'intérieur du caisson 1 en une première chambre Cl remplie d'un fluide hydraulique F et d'un gaz G sous pression et une deuxième chambre C2 remplie de fluide hydraulique F. Le diaphragme 3 est porté par une extrémité inférieure d'un porte-diaphragme 4 s'étendant selon l'axe X, tandis qu'une extrémité supérieure du porte-diaphragme 4 est directement rapportée sur un plafond du caisson 1.
La deuxième chambre C2 est par ailleurs délimitée par un fond 5 rapporté dans la tige 2. Sous le fond 5 s'étend une troisième chambre C3 remplie de fluide hydraulique F et une quatrième chambre C4 remplie de gaz G sous pression. La troisième chambre C3 et la quatrième chambre C4 sont séparées par un piston séparateur 6. Le diaphragme 3 et le fond 5 sont pourvus d'orifices calibrés permettant au fluide hydraulique F de passer respectivement de la deuxième chambre C2 à la première chambre Cl et de la deuxième chambre C2 à la troisième chambre C3. Tout ceci est bien connu et n'est rappelé qu'à titre d'illustration. Les figures 2A et 2B illustrent un porte-diaphragme 14 réalisé en matière thermoplastique bien connu de l'art antérieur. Le porte-diaphragme 14 est similaire à celui présenté à la figure 1, si ce n'est que son extrémité supérieure comporte une portée cylindrique 11 agencée pour pouvoir s'ajuster dans une portée cylindrique homologue ménagée dans le caisson 1, et venir en appui contre un redan dudit caisson 1. La portée cylindrique 11 comporte une gorge agencée pour recevoir un joint d'étanchéité (non représenté).
Par ailleurs, le porte-diaphragme 14 comporte une partie courante 12 sensiblement tubulaire comprenant ici des raidisseurs 13 longitudinaux qui courent le long de la partie courante 12 parallèlement à l'axe X et en saillie radiale vers l'extérieur. Les raidisseurs 13 sont régulièrement répartis autour de la partie courante 12.
L'extrémité inférieure du porte-diaphragme 14 comporte une portée cylindrique 15 adaptée à venir coulisser dans la tige 2 et une partie terminale 16 sur laquelle le diaphragme 3 est rapporté. De manière similaire à la portée cylindrique 11, la portée cylindrique 15 comporte une gorge agencée pour recevoir un patin de glissement (non représenté).
L'extrémité supérieure du porte-diaphragme 14 a un fond formant une voûte 17, axisymétrique à convexité orientée vers le diaphragme 3, qui est solidaire de la partie courante 12. La voûte 17 est consolidée de l'intérieur par un double système de raidissement comprenant, d'une part, une paire de couronnes 19 centrées sur l'axe X (à savoir une couronne interne et une couronne intermédiaire entre la couronne interne et la voûte 17) et, d'autre part, un réseau de nervures radiales 18 convergeant vers l'axe X central du porte-diaphragme 14 en s'étendant depuis la voûte 17 jusqu'à la plus interne des couronnes 19. De la sorte, la voûte 17 est stabilisée et peut résister à d'importants efforts de pression, tout en présentant une disposition de matière optimale contribuant à un allègement en masse du porte-diaphragme 14.
Les figures 3A, 3B et 3C illustrent un porte- diaphragme 24 selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Le porte-diaphragme 24 diffère du porte- diaphragme 14 en ce que le système de raidissement de la voûte ne comprend qu'une seule couronne intermédiaire 29 s'étendant suivant l'axe X central du porte-diaphragme 24 et depuis laquelle s'étend un réseau de nervures radiales
28 en direction de la voûte 27. La couronne intermédiaire
29 comprend une surface intérieure et une surface extérieure sensiblement tronconiques permettant de faciliter le démoulage du porte-diaphragme 24. Le système de raidissement de la voûte 27 comprend par ailleurs une douille 20 se logeant à l'intérieur d'un volume intérieur délimité par la couronne intermédiaire 29. La douille 20 comprend un tube interne 20.1 et un tube externe 20.2 qui sont coaxiaux l'un à l'autre et qui sont reliés entre eux par un voile 20.3 s'étendant transversalement à l'axe X. Une surface extérieure du tube externe 20.2 de la douille 20 est conformée pour coopérer avec la surface intérieure sensiblement tronconique de la couronne intermédiaire 29, tandis qu'une surface intérieure du tube interne 20.1 de la douille 20 est conformée pour coopérer avec une surface extérieure sensiblement tronconique d'une carotte d'injection 21 du porte-diaphragme 24. La carotte d'injection 21 s'étend selon l'axe X et forme un pion de centrage sur lequel est emmanchée la douille 20. La douille 20 est fixée sur la carotte d'injection 21 via un écrou 22 vissé sur l'extrémité libre de ladite carotte d'injection 21 pour venir en appui sur une extrémité du tube interne 20.1 de la douille 20. La douille 20 est ici réalisée en métal, de préférence en acier ou en aluminium.
La douille 20 forme un insert rapporté dans la voûte 27 du porte-diaphragme 24 et permet une meilleure répartition et reprise des efforts exercés par le fluide hydraulique F et le gaz G sur l'extrémité supérieure du porte-diaphragme 24, notamment lors de la compression de l'amortisseur. La douille 20 permet ainsi d'améliorer les performances techniques du porte-diaphragme 14 réalisé totalement en matière thermoplastique.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. Bien que la douille soit ici réalisée en métal, elle peut être réalisée en tout autre matériau ayant une résistance mécanique supérieure à celle du matériau thermoplastique constituant le porte-diaphragme. En particulier la douille peut-être en tout matériau garantissant à la douille des caractéristiques isotropes permettant une déformation axisymétrique du porte- diaphragme lors de la compression de l'amortisseur. La douille peut par exemple être réalisée en matériau composite. La géométrie et les dimensions de la douille peuvent être différentes de celles illustrées. L'insert peut par exemple traverser la voûte.
Bien que la présence de la carotte soit particulièrement avantageuse pour faciliter le positionnement de l'insert, il est possible de supprimer la carotte avant de placer l'insert dans la voûte.
L'insert peut être fixé par tout moyen dans la voûte, que ce soit par emmanchement à force, collage, vissage, clipage... Bien que le diaphragme 3 sépare ici le volume interne de l'amortisseur en deux chambres Cl et C2, il peut aussi délimiter une seule chambre et être dépourvu d'orifices d'écoulement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Porte-diaphragme (24) pour amortisseur de type oléopneumatique, comprenant un corps tubulaire réalisé en matière thermoplastique ayant une extrémité agencée pour porter un diaphragme et une extrémité opposée définissant un fond (27) en forme de voûte pour supporter des efforts de pression, et un insert (20) logé dans le fond du corps tubulaire et agencé pour renforcer mécaniquement ledit fond et répartir équitablement les efforts de pression.
2. Porte-diaphragme selon la revendication 1 dans lequel
1'insert (20) est en métal, de préférence en acier ou en aluminium, ou en composite.
3. Porte-diaphragme selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'insert (20) est une douille cylindrique.
4. Porte-diaphragme selon la revendication 3, dans lequel la douille est emmanchée sur une carotte d'injection (21) du corps tubulaire.
5. Porte-diaphragme selon la revendication 4, dans lequel une surface extérieure de la douille (20) coopère avec une surface intérieure d'un raidisseur cylindrique (29) du fond (27) du corps tubulaire.
6. Porte-diaphragme selon la revendication 5, dans lequel un réseau de nervures radiales (28) s'étend depuis le raidisseur cylindrique (29) en direction du fond (27) du corps tubulaire.
7. Amortisseur de type oléopneumatique comprenant un diaphragme porté par un porte-diaphragme (24) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
8. Amortisseur de type oléopneumatique selon la revendication 7, dans lequel le diaphragme (24) est pourvu d'orifices de restriction d'écoulement et sépare un volume interne de l'amortisseur en deux chambres (Cl, C2).
9. Atterrisseur d'aéronef comprenant un amortisseur de type oléopneumatique selon la revendication 7 ou 8.
10. Aéronef comprenant un atterrisseur selon la revendication 9.
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