FR2519781A1

FR2519781A1 - Perfectionnements a des regulateurs d'ecoulement d'un fluide

Info

Publication number: FR2519781A1
Application number: FR8300387A
Authority: FR
Inventors: Anthony William Harrison
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1982-01-13
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1983-07-18
Also published as: GB2115755A; GB2115756B; GB2115755B; FR2519781B1; GB2115756A; FR2519720A1

Abstract

INVENTION CONCERNANT LA SUSPENSION DES VEHICULES. REGULATEUR D'ECOULEMENT D'UN FLUIDE COMPORTANT UN ETRANGLEMENT CONSTANT RELIE EN SERIE AVEC UN ETRANGLEMENT VARIABLE QUI EST DEFINIE ENTRE DEUX ORGANES RELATIVEMENT MOBILES, L'ECOULEMENT DU FLUIDE AU TRAVERS DU REGULATEUR PRODUISANT, DANS L'ETRANGLEMENT CONSTANT, UNE DIFFERENCE DE PRESSION QUI COMMANDE LE MOUVEMENT RELATIF DESDITS ORGANES POUR DETERMINER LA GRANDEUR DE L'ETRANGLEMENT VARIABLE. UN MOYEN ELASTIQUE 11, 12; 17 SOLLICITE L'UN 3 DES ORGANES RELATIVEMENT MOBILES 2, 3 CONTRAIREMENT A L'ACTION DE LA DIFFERENCE DE PRESSION DANS L'ETRANGLEMENT CONSTANT 5 POUR CHAQUE DIRECTION D'ECOULEMENT DU FLUIDE DANS LE REGULATEUR, DE SORTE QUE POUR CHAQUE SENS D'ECOULEMENT, LE MOUVEMENT RELATIF DESDITS ORGANES EST COMMANDE DE FACON QU'UNE AUGMENTATION DE LA DIFFERENCE DE PRESSION PRODUISE UNE REDUCTION DE LA GRANDEUR DE L'ETRANGLEMENT VARIABLE 9. APPLICATION AUX CARROSSERIES A HAUTEUR REGLABLE.

Description

251 9781

L'invention, concernant la suspension des véhi-

cules, est plus respectivement relative à de tels régula-

teurs comportant un étranglement constant relié en série avec un étranglement variable qui est défini entre deux organes relativement mobiles, l'écoulement du fluide au travers du régulateur produisant, dans l'étranglement

constant, une différence de pression qui commande le mou-

vement relatif desdits organes pour déterminer la gran-

deur de l'étranglement variable de façon qu'une augmenta-

tion de la différence de pression entraîne une réduction

de la grandeur de l'étranglement variable.

Les régulateurs d'écoulement de fluide connus du

genre ci-dessus exposé comprennent un piston mobile se dé-

plaçant dans un perçage fixe, alors que le piston est sol-

licité contrairement à l'action de la différence de pres-

sion dans l'étranglement constant, pour un sens seulement de l'écoulement de fluide au travers du régulateur Un tel régulateur peut régler l'écoulement du fluide en utilisant l'étranglement variable dans un sens seulement; tout écoulement dans le sens opposé ne peut être réglé de cette

façon, car l'écoulement dépend seulement des caractéris-

tiques de l'étranglement constant S'il était nécessaire de commander l'écoulement du fluide dans les deux sens, il faudrait deux régulateurs agissant en sens contraire, dont chacun serait associé à une valve de non retour pour

emp Ocher un écoulement non réglé Par conséquent la cons-

truction d'un régulateur dans les deux sens est relative-

ment complexe et coûteuse.

Conformément à la présente invention, un régula-

teur d'écoulement de fluide du genre exposé comprend un mo-

yen élastique qui sollicite l'un des organes relativement

mobiles contrairement à l'action de la différence de pres-

sion dans l'étranglement constant pour chaque direction de l'écoulement de fluide au travers du régulateur, de sorte

que pour chaque sens de l'écoulement du fluide, le-mouve-

ment relatif des organes relativement mobiles est commandé de façon qu'une augmentation de la différence de pression produise une réduction de la grandeur de l'étranglement variable.

Par conséquent le régulateur est capable de ré-

gler l'écoulement du fluide dans chaque sens en utilisant un étranglement variable Ainsi la construction d'un ré- gulateur agissant dans les deux sens est simplifiée et

moins coûteuse.

De préférence le moyen élastique comprend deux organes élastiques agissant en sens inverse, dont chacun -10 agit de façon à solliciter l'organe mobile contrairement

à l'action de la différence de pression pour une direc-

tion d'écoulement Convenablement, les organes élastiques comprennent des ressorts de compression De tels ressorts

peuvent être encagés, ce qui assure que le ressort inagis-

sant, c'est-à-dire celui qui tend à solliciter l'organe

mobile dans la m 9 me direction que l'action de la diffé-

rence de pressionn'agit pas sur l'organe mobile -

Suivant une autre solution possible, le moyen élastique peut comprendre un seul organe élastique tel

qu'un ressort, qui travaille en compression pour une di-

rection de l'écoulement du fluide et à la traction dans

l'autre sens.

Le moyen élastique peut être disposé de façon à exercer des charges différentes dans chacun des deux sens, de manière à produire un débit différent dans un

sens de celui en sens opposé.

Les débits peuvent être également adaptés à

différer par sélection d'un profil convenable pour l'étran-

glement constant, de façon à obtenir un coefficient de décharge (Cd) différent suivant le sens de l'écoulement du fluide.

Les organes relativement mobiles peuvent com-

prendre un piston mobile se déplaçant dans un perçage mé-

nagé dans un corps enveloppe, la paroi du perçage compre-

nant un organe fixe L'étranglement constant est prévu dans un perçage ménagé dans le piston et l'étranglement

variable est défini entre un passage dans le corps enve-

loppe menant au perçage dans le corps enveloppe et un évi-

i 9781 dement annulaire dans le pistons qui communique avec le

perçage du piston.

Suivant une disposition préférée, le moyen élas-

tique comprend des ressorts agissant sur les extréminités opposées du piston par l'intermédiaire d'organes de butée. L'organe de butée du ressort inagissant appuie contre un gradin du perçage dans le corps enveloppe, de sorte que

le ressort inagissant n'affecte pas le piston.

Dans une deuxième disposition, le moyen élasti-

que comprend un seul ressort attaché au piston à une ex-

trémité et, à l'autre extrémité, à un organe fixe Le res-

sort peut avoir une longueur réglable.

Le régulateur peut être incorporé dans un sys-

tème de suspension hydraulique pour véhicule dans lequel une carrosserie de véhicule est supportée par des jambes

de suspension hydraulique incluant des ressorts de sus-

pension, la longueur des jambes étant réglable par dépla-

cement du fluide hydraulique entrant dans les jambes et en sortant par l'intermédiaire du régulateur, de façon à

soulever et à abaisser la carrosserie du véhicule.

Sur les dessins ci-annexés on a représenté deux

modes de réalisation de l'invention, à titre non limita-

tif, et parmi ces dessins: la figure 1 est une coupe longitudinale d'un régulateur d'écoulement de fluide; la figure 2 montre le régulateur de la figure 1, pour un mode de fonctionnement différent; la figure 3 montre un autre régulateur d'écoulement de fluide et la figure 4, une représentation schématique d'un système

de suspension hydraulique de véhicule incorporant les ré-

gulateurs des figures 1 et 2 ou de la figure 3.

Le régulateur représenté sur les figures 1 et 2

comprend un corps enveloppe 1 pourvu d'un perçage 2 à gra-

dins, dans lequel un piston 3 se déplace Le piston 3 et la paroi de perçage 2 comprennent les organes relativement mobiles du régulateur Le piston 3 comporte un perçage 4

qui présente un étranglement constant 5 à une extrémité.

Lorsque le fluide s'écoule au travers du perçage 4 et de l'étranglement constant 5, il se produit une chute de pression dans l'étranglement constant 5 et la différence de pression agissant sur le piston 3 règle le mouvement &lu piston 3 dans le perçage 2 Des passages radiaux 6 vont du perçage de piston 4 à un évidement annulaire 7 prévu dans

le piston 3 L' évidement annulaire 7 définit, en combi-

naison avec un passage 8 dans le corps enveloppe 1, qui mène au perçage 2, un étranglement variable 9 entre un

bord de l' évidement 7 et une paroi correspondante du pas-

sage 8 qui fait face Un autre passage 10 dans le corps enveloppe 1 part du perçage 2, de sorte que le fluide peut s'écouler, en entrant et en sortant du régulateur par

les passages 8 et 10.

Le piston 3 est sollicité, contrairement à l'ef-

fet d'une différence de pression et pour chaque sens de

l'écoulement du fluide, par des moyens élastiques compre-

nant respectivement un premier ressort de compression Il

et un deuxième ressort de compression 12 Chaque res-

sort 11, 12 est encagé et porte par son extrémité exté-

rieure contre le corps enveloppe 1 et, par son extrémité

intérieure, contre un anneau de butée 13,14 Chaque res-

sort peut agir sur le piston 3 par l'intermédiaire d'un anneau de butée respectif 13, 14, contrairement à l'actica de la différence de pression sur le piston 3 pour un sens de l'écoulement du fluide Ainsi chaque ressort, 11, 12 agit seulement pour un sens d'écoulement de fluidecomme

on peut voir sur les figures 2 et 3, le ressort Il agis-

sant sur la figuré 2 et le ressort 12, sur la figure 3.

Pour l'autre sens d'écoulement du fluide le ressort est inactif et n'agit pas sur le piston 3, car l'anneau 13 ou

14 s'appuie contre un gradin 15 ou 16 dans le perçage 2.

Lé régulateur est représenté dans deux de ses positions de travail respectivement sur les figures 1 et 2 Sur la figure 2 le fluide s'écoule dans le régulateur en passant par le passage 8, par l'étranglement variable 9 et puis par l'étranglement constant 5 et s'écoule en

sortant par le passage 10 L'écoulement du fluide au tra-

vers de l'étranglement constant 5 crée une chute de pres-

sion dans cet étranglement, la pression du c 8 té amont étant supérieure à celle au c 8 té aval de l'étranglement 5. La différence de pression agit sur le piston 3 pour le déplacer contrairement à l'action du ressort 11 agissant,

en faisant ainsi varier la grandeur de l'étranglement va-

riable 9 Il est clair que plus la différence de pression

dans l'étranglement constant 5 est grande, plus la gran-

deur de l'étranglement variable 9 diminue Le ressort 12 est inagissant, car l'anneau 14 est en butée contre le

gradin 16 dans le perçage 2.

Sur la figure 2 l'écoulement de fluide se fait en sens inverse et le fonctionnement du régulateur est

semblable à celui de la figure 1, le ressort 12 étant ac-

tif pour solliciter le piston 3 contrairement à l'action de la différence de pression, de manière à commander la grandeur de l'étranglement variable 9 et le ressort Il

étant inagissant.

Le mode de réalisation décrit ci-dessus comporte des ressorts encagés, mais dans une variante on pourrait utiliser tout autre type de moyens élastiques tels que des ressorts non encagés Nganmoins il faut tenir compte de deux conditions affectant le moyen élastique et ces conditions impliquent que l'emploi des ressorts encagés

présente certains avantages.

En premier lieu il est souhaitable de réduire

le mouvement à vide dans la course du piston, qui se pro-

duit lorsque le sens de l'écoulement du fluide est inversé, c'est-à-dire la distance dont le piston se déplace entre une position dans laquelle l'orifice variable est juste complètement ouvert pour une direction d'écoulement du fluide et une position semblable pour l'autre direction

d'écoulement du fluide En deuxième lieu il est souhaita-

ble de maintenir un écoulement defluide uniforme au tra-

vers du régulateur Si l'on emploiedes ressorts non encagés, il est nécessaire d'avoir un fort ressort pour réduire le mouvement à vide dans la course du piston,

mais il faudrait un faible ressort pour maintenir un écou-

lement uniforme Ainsi, si l'on utilise des ressorts non encagés, la force du ressort doit constituer un compromis en'ce qui concerne ces deux exigences Néanmoins, si l'on utilise des ressorts encagés, la première condition peut être satisfaite en prévoyant des butées pour les ressorts (te 2 aesque 15, 16 sur les figures 1,2), qui assurent une réduction du mouvement à vide, tandis que les forces de ressorts peuvent être choisies pour assurer un écoulement

de fluide uniforme.

Ainsi l'emploi de ressorts encagés, dans le mnde de réalisation des figures 1 et 2, présente l'avantage que le régulateur fonctionne de manière efficace et procure également une certaine liberté vis à vis des tolérances

de fabrication.

Le régulateur de la figure 3 constitue une va-

riante par rapport à celui représenté sur les figures 1 et

2 et l'on a utilisé des repères correspondants pour dési-

gner les parties ou pièces homologues.

-Ainsi le régulateur de la figure 3 comporte un corps enveloppe 1 pourvu d'un perçage 2 dans lequel se déplace un piston 3 Les passages 8 et 10 sont semblables à ceux de la figure 1, de m 9 me que l'étranglement constant et l'étranglement variable 9.

Le moyen élastique sollicitant le piston con-

trairement à l'effet de la différence de pression, pour chaque direction de l'écoulement du fluide, comprend un seul ressort 17 agissant à la fois en compression et en

traction Les extrémités 18, 19 du ressort 17 ont un dia-

mètre et un pas réduits et chaque extrémité comporte une

partie saillante respective 20, 21 L'extrémité 18 est mcn-

tée sur un prolongement fileté 22 du piston 3 et l'extré-

mité 19, sur un prolongement fileté 23 d'un bouchon 24 qui se visse dans une extrémité du perçage 2 Normalement les

extrémités 18, 19 du ressort 17 saisissent leurs prolon-

gements respectifs 22, 23 afin que des forces puissent âtre transmises dans les deux sens entre le piston 3 et

le ressort 17 lors du fonctionnement Néanmoins, la lon-

gueur du ressort 17 peut être réglée en faisanttourner les prolongements 22,23 Le piston 3 est pourvu,à l'ex-

trémité opposée au prolongement 22, de fentes 25 qui peu-

vent être utilisées pour aider à l'opération de réglage.

Le fonctionnement du régulateur de la figure 3 est semblable à celui des figures 1 et 2 La longueur du ressort 17 est initialement réglée pour assurer que la position de repos du piston 3 soit correcte, comme on vt

sur la figure 3.

En fonctionnement,lorsque le fluide s'écoule pour entrer dans le régulateur en passant par le passage 8, la différence de pression dans l'étranglement constant agit pour déplacer le piston 3 vers le passage 10 Le ressort 17 agit à la traction contrairement à l'effet de

la différence de pression pour régler la grandeur de l'élé-

ment variable 9 Lorsque le fluide s'écoule en sens oppo-

sé, le ressort 17 agit en compression sur le piston 3,

contrairement à l'effet de la différence de pression.

La figure 4 est une représentationschématique

d'un système de suspension hydraulique pour véhicule in-

corporant les régulateurs d'écoulement de fluide dans les

deux sens des figures 1 et 2 ou de la figure 3.

Le système de suspension de la figure 4 est

adapté à supporter une carrosserie de véhicule (non repré-

sentée) et comporte quatre jambes de suspension hydrauli-

que 26, 27, 28, 29, dont chacune inclut un ressort à gaz

ou en acier (non représenté) utilisable pour le fonction-

nement normal de la suspension La longueur de chaque jam-

be de suspension est réglable en faisant entrer ou sortir du fluide hydraulique dans les jambes ou hors d'elles de

façon à soulever ou abaisser la carrosserie du véhicule.

La longueur des jambes 26, 27, 28 t 29 est réglée à partir

d'une source de fluide commune 30 Chaque jambe est raccoi'-

dée à la source 30 par un organe de commande associé 31, 32, 33, 349 dont chacun comprend un piston de déplacement ayant un mouvement limité dans un perçage 39, ménagé dans un cylindre 36, le déplacement étant réglé par la

différence de pression au travers Un moyen de synchroni-

sation est prévu sous la forme d'un régulateur de débit de fluide 38 dans les deux sens, placé entre chaque jambe et

son organe de commande associé Les régulateurs 38 assu-

rent que l'allure de réglage sera la même pour chacune des

jambes, quelles que soient les charges sur les jambes Ain-

si les régulateurs 38 égalisent l'allure de réglage des jambes afin de maintenir la carrosserie dans une assiette

stable au cours des opérations d'élévation et d'abaisse-

ment Si les allures n'étaient pas égalisées le fluide

tendrait à passer plus rapidement dans une jambe peu char-

gée que dans une jambe plus fortement chargée, mais sor-

tirait moins rapidement de la jambe peu chargée que de la

jambe plus fortement chargée Il est clair que ceci modi-

fierait l'assiette de la carrosserie au cours du réglage.

De préférence chaque régulateur d'écoulement 38 comprend

celui représenté sur les figures 1 et 2.

Un système de ce genre convient pour un autobus.

Lorsque l'autobus se déplace, la carrosserie se trouve dam

une position soulevée, mais elle peut 9 tre abaissée lors-

que l'autobus est immobile de façon à faciliter l'entrée

et la sortie des passagers.

Minsis en fonctionnement, la pression du fluide dans la source 30 est supérieure à celle dans les jambes 26, 27, 28, 299 de sorte que chaque piston de déplacement

bute contre l'extrémité de droite de son cylindre 36.

Lorsque la carrosserie doit être abaissée, ce

qui requiert que du fluide soit chassé des jambes, la -

pression du fluide dans la source 30 est rapidement ré-

duite à une valeur inférieure à la pression du fluide dans

les jambes Ceci inverse la différence de pression au tra-

vers des pistons de déplacement 35, de sorte que ceux-ci se déplacent vers la gauche, en permettant de chasser du

fluide des jambes au travers des régulateurs 38 Les régu-

lateurs 38 fonctionnent de manière à assurer que l'allure du réglage soit la même pour toutes les jambes Si l'une des jambes, par exemple la jambe 26, est plus fortement chargée que les autres, la différence de pression entre la source 30 et cette jambe 26 sera supérieure à celle pour les autres jambes Par conséquent le fluide tend à 9 tre chassé plus rapidement de la jambe 26 que des autres, mais le régulateur restreint l'écoulement du fluide, en assurant que l'allure du réglage soit la m 9 me que pour

les autres jambes,quelle que soit leur charge individuelle.

De façon semblable, lorsque la carrosserie doit être soulevée, la pression de la source 30 est à nouveau

rapidement accrue, ce qui actionne les pistons de dépla-

cement 35 pour faire entrer du fluide dans les jambes au

travers des régulateurs 38, qui agissent de façon à syn-

chroniser les allures de réglage de la longueur des jam-

bes. Si l'on utilise les régulateurs d'écoulement de

fluide dans les deux sens 38, ceci signifie que la cons-

truction du système est relativement simple.

Le système représenté sur le dessin comporte

quatre jambes de suspension, mais il est clair qu'un nom-

bre convenable quelconque de jambes, au-dessus du minimum de deux, pourrait fonctionner à partir de la source de

fluide 30 Les jambes peuvent comporter des aires effec-

tives égales, ou bien elles peuvent avoir des aires effec-

tives différentes correspondant à la répartition des poids du véhicule Dans ce dernier cas les aires ou les courses des pistons de déplacement peuvent être modifiées pour

s'adapter aux différents volumes de fluide qui sont dépla-

cés au cours du réglage Les jambes de suspension peuvent

8 tre également du type à mise à niveau automatique, com-

portant des moyens pour maintenir automatiquement l'assiet-

te de la carrosserie, quelles que soient les modifications

des charges sur la carrosserie.

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Claims

REVENlDICATIONS

1 Régulateur de l'écoulement d'un fluide, comportant un étranglement constant relié en série avec un étranglement variable qui est défini entre deux organes relativement mobiles, l'écoulement du fluide au travers du régulateur produisant, dans l'étranglement constant, une différence

de pression qui commande le mouvement relatif desdits or-

ganes pour déterminer la grandeur de l'étranglement varia-

ble de façon qu'une augmentation de la différence de pres-

sion entraîne une réduction de la grandeur de l'étrangle-

ment variable, caractérisé en ce que ledit régulateur ( 38) comprend un moyen élastique ( 11, 12; 17) qui sollicite

l'un ( 3) des organes relativement mobiles ( 2, 3) contrai-

rement à l'action de la différence de pression dans l'é-

tranglement constant ( 5) pour chaque direction de l'écou-

lement de fluide au travers du régulateur ( 38), de sorte

que, pour chaque sens de l'écoulement du fluide, le mou-

vement relatif des organes relativement mobiles ( 2, 3)est commandé de façon qu'une augmentation de la différence de

pression produise une réduction de la grandeur de l'étran-

glement variable ( 9).

2 Régulateur d'écoulement selon la revendication 1, ca-

ractérisé en ce que le moyen élastique comprend deux orga-

nes élastiques ( 11, 12) agissant en sens inverses dont cha-

cun agit de façon à solliciter l'organe mobile ( 3) contrai-

rement à l'action de la différence de pression pour une

direction d'écoulement.

3 Régulateur d'écoulement selon la revendication 2,ca-

ractérisé en ce que les organes élastiques comprennent des

ressorts de compression ( 11, 12).

4 Régulateur d'écoulement selon la revendication 35 ca-

ractérisé en ce que les ressorts ( 11, 12) sont encagésce

qui assure que le ressort ( 11, 12) inagissant, c'est-à-

dire celui qui tend à solliciter l'organe mobile ( 3)dans

la même direction que l'action de la différence de pres-

sion, n'agit pas sur l'organe mobile ( 3).

Régulateur d'écoulement selon la revendication 1, 251978 i caractérisé en ce que le moyen élastique comprend un seul organe élastique ( 17), qui travaille en compression pour une direction de l'écoulement du fluide et à la traction

dans l'autre sens.

6 Régulateur d'écoulement selon la revendication 5,ca-

ractérisé en ce que l'organe élastique comprend un res-

sort ( 17).

7 Régulateur d'écoulement selon l'une des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que le moyen élasti-

que ( 11, 12; 17) est disposé de façon à exercer des solli-

citations différentes dans chacune des deux directions

d'écoulement du fluide.

8 Régulateur d'écoulement selon l'une des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que les organes rela-

tivement mobiles comprennent un piston mobile ( 3) se dé-

plaçant dans un perçage ( 2) ménagé dans un corps enveloppe

( 1), la paroi du perçage comprenant un organe fixe, l'é-

tranglement constant étant prévu dans un perçage ( 4) mé-

nagé dans le piston ( 3) et l'étranglement variable ( 9) étant défini entre un passage ( 8) dans le corps enveloppe ( 1), menant au perçage ( 2) dans le corps enveloppe ( 1),et

un évidemment annulaire ( 7) dans le piston ( 3), qui com-

munique avec le perçage ( 4) du piston.

9 Régulateur d'écoulement selon les revendications 4 et

8 prises ensemble, caractérisé en ce que les ressorts ( 11, 12) agissent sur les extrémités opposées du piston ( 3)par l'intermédiaire d'organes de butée ( 13, 14), dont celui du ressort inagissant ( 11, 12) appuie contre un gradin ( 15,

16) du perçage ( 2) dans le corps enveloppe ( 1).

10 Régulateur d'écoulement selon les revendications 6 et

8 prises ensemble, caractérisé en ce que le ressort ( 17)

est attaché à une extrémité ( 18) au piston ( 3) et à l'au-

tre extrémité ( 19) à un organe fixe ( 24).

11 Régulateur d'écoulement selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite extrémité ( 18) du ressort( 17) est montée sur un prolongement fileté ( 22) du piston ( 3) et l'autre extrémité ( 19), sur un prolongement fileté ( 23)

d'un bouchon ( 24) qui est vissé dans une extrémité du per-

gage ( 2) du corps enveloppe ( 11), les prolongements ( 22,

23) pouvant tourner de façon à permettre de régler la lon-

gueur effective du ressort ( 17).

12 Régulateur d'écoulement selon l'une des revendicatias précédentes, caractérisé en ce que le régulateur ( 58) est incorporé dans un système de suspension hydraulique pour

véhicule dans lequel une carrosserie de véhicule est sup-

portée par des jambes de suspension hydraulique ( 26, 27, 28, 29) incluant des ressorts de suspension, la longueur des jambes ( 26, 27, 28, 29) étant réglable par déplacement

du fluide hydraulique entrant dans les jambes et en sor-

tant par l'intermédiaire du régulateur ( 38).