FR2602837A1 - DEVICE FOR INFLUENCING THE FLUID FLOW BEHAVIOR IN A FLOW SECTION, A DAMPER FOR EXAMPLE - Google Patents

DEVICE FOR INFLUENCING THE FLUID FLOW BEHAVIOR IN A FLOW SECTION, A DAMPER FOR EXAMPLE Download PDF

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Abstract

CE DISPOSITIF COMPORTE DES MOYENS PERMETTANT DE GENERER, DANS LA SECTION D'ECOULEMENT 8, DES VIBRATIONS QUI SONT SUPERPOSEES COMME UN GRADIENT DE VITESSE D'AMPLITUDE DEFINIE AU CHAMP DE VITESSE DE FLUIDE, DANS LEQUEL EST SITUEE LA SECTION D'ECOULEMENT 8. LE DISPOSITIF COMPORTE UN GENERATEUR DE VIBRATIONS, NOTAMMENT SOUS FORME D'UN OSCILLATEUR PIEZOELECTRIQUE 13 QUI PRODUIT DES VIBRATIONS RADIALES OU AXIALES DANS LA SECTION D'ECOULEMENT 8. LA VISCOSITE DU LIQUIDE EST AINSI MODIFIEE, CE QUI CHANGE EN MEME TEMPS LA CARACTERISTIQUE D'AMORTISSEMENT.THIS DEVICE INCLUDES MEANS ALLOWING TO GENERATE, IN THE FLOW SECTION 8, VIBRATIONS WHICH ARE SUPERIMPOSED LIKE A GRADIENT OF AMPLITUDE SPEED DEFINED IN THE FLUID SPEED FIELD, IN WHICH IS LOCATED THE FLOW SECTION 8. DEVICE INCLUDES A VIBRATION GENERATOR, ESPECIALLY IN THE FORM OF A PIEZOELECTRIC OSCILLATOR 13 WHICH PRODUCES RADIAL OR AXIAL VIBRATIONS IN THE FLOW SECTION 8. THE VISCOSITY OF THE LIQUID IS THUS CHANGED, WHICH AT THE SAME TIME CHANGES THE DAMPER CHARACTERISTIC .

Description

L'invention concerne un dispositif pour influencer le comportement enThe invention relates to a device for influencing the behavior of

écoulement de fluides dans une section d'écoulement située dans un champ de vitesse. Un tel dispositif est  flow of fluids in a flow section located in a velocity field. Such a device is

connu (GB-A 21 11 171).known (GB-A 21 11 171).

Ce dispositif connu s'emploie avec un liquide rhéologique ou liquide à comportement variable, et un dispositif électrique est prévu dans un passage traversant un piston, ou dans un espace annulaire entre un piston et la paroi du cylindre d'un amortisseur de chocs, ou en dehors de celuici, dispositif 10 électrique qui permet d'influencer le comportement rhéologique du liquide. On obtient ainsi le changement de la caractéristique  This known device is used with a rheological or liquid liquid with variable behavior, and an electrical device is provided in a passage passing through a piston, or in an annular space between a piston and the wall of the cylinder of a shock absorber, or apart from it, an electric device 10 which makes it possible to influence the rheological behavior of the liquid. We thus obtain the change of the characteristic

d'amortissement de l'armortisseur.damping of the shock absorber.

L'inconvénient est que les effets électro-rhéologiques sont trop faibles pour la plupart des applications et qu'il n'existe 15 pas encore de liquide rhéologique qui est thermiquement stable.  The disadvantage is that the electrorheological effects are too weak for most applications and there is still no rheological fluid which is thermally stable.

Par exemple, lorsque l'énergie mécanique doit être dissipée dans l'amortisseur, le liquide rhéologique s'échauffe et devient mécaniquement plus faible. Les variations de la température externe modifient également le comportement du liquide rhéologique. Les pertes de puissance électrique effective montent exponentiellement avec la température et produisent de ce fait une nouvelle augmentation de la température. Le besoin en puissance électrique de  For example, when the mechanical energy has to be dissipated in the damper, the rheological fluid heats up and becomes mechanically weaker. Changes in the external temperature also modify the behavior of the rheological fluid. The effective electrical power losses rise exponentially with the temperature and thus produce a further increase in temperature. The need for electrical power

pilotage devient ainsi rapidement prohibitif.  piloting becomes quickly prohibitive.

L'invention vise notamment à éviter les inconvénients 25 mentionnés cidessus.  The invention aims in particular to avoid the disadvantages mentioned above.

Selon l'invention, un dispositif pour influencer le comportement en écoulement de fluides dans une section d'écoulement située dans un champ de vitesse, est caractérisé par des moyens  According to the invention, a device for influencing the flow behavior of fluids in a flow section located in a speed field, is characterized by means

permettant de générer, dans la section d'écoulement, des vibrations 30 qui sont superposées comme un gradient de vitesse d'amplitude définie au champ de vitesse du fLuide.  for generating, in the flow section, vibrations which are superimposed as a defined amplitude velocity gradient at the velocity field of the fluid.

L'un des avantages d'un tel dispositif est que les variations de la température n'ont pas d'influence sur la stabilité du liquide et que l'on dispose de liquides doués de dilatance 35 à un degré suffisant.  One of the advantages of such a device is that variations in temperature have no influence on the stability of the liquid and sufficient liquids are available with sufficient dilatancy.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que de la figure  Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the following description of a nonlimiting exemplary embodiment, as well as from FIG.

unique du dessin annexé, qui est une coupe axiale schématique d'un amortisseur. Un amortisseur 1, faisant partie d'une suspension de véhicule dont les autres éléments ne sont pas représentés,  unique of the accompanying drawing, which is a schematic axial section of a damper. A damper 1, forming part of a vehicle suspension whose other elements are not represented,

comporte un cylindre 2 dans lequel peut se mouvoir un piston 3.  comprises a cylinder 2 in which a piston 3 can move.

Celui-ci est solidaire d'une tige de piston 4 dont l'extrémité 10 libre 5 dépasse à l'extérieur du cylindre 2. L'extrémité 5 de la tige de piston et le cylindre 2 de l'amortisseur sont fixés à des parties du véhicule qui se déplacent l'une par rapport à l'autre  It is secured to a piston rod 4 whose free end 5 protrudes outside the cylinder 2. The end 5 of the piston rod and the cylinder 2 of the damper are fixed to parts of the vehicle moving relative to each other

lors de mouvements de la suspension du véhicule.  during movements of the suspension of the vehicle.

Le cylindre 2 contient deux chambres de travail 6 15 et 7 qui sont séparées par le piston 3 et sont remplies d'un fluide d'amortissement doué de dilatance. Ce fluide possède une viscosité susceptible d'être changée avec la section d'écoulement 8 entre la surface latérale externe du piston 3 et la paroi interne du cylindre 2. De préférence, le fluide possède une viscosité qui 20 augmente avec le gradient de cisaillement auquel le fluide est soumis. La section d'écoulement 3 peut être changée du fait que la partie médiane 13 du piston 3 est réalisée sous forme d'un oscillateur piézoélectrique planaire, c'est-à-dire qui oscille 25 dans son propre plan, radialement par rapport à l'axe de l'amortisseur de cet exemple. A cet effet, deux plaques d'extrémité 9 et 10 du piston sont réalisées comme des électrodes qui sont  The cylinder 2 contains two working chambers 6 and 7 which are separated by the piston 3 and are filled with a damping fluid with dilatancy. This fluid has a viscosity that can be changed with the flow section 8 between the outer lateral surface of the piston 3 and the inner wall of the cylinder 2. Preferably, the fluid has a viscosity which increases with the shear rate at which the fluid is subjected. The flow section 3 can be changed because the middle part 13 of the piston 3 is in the form of a planar piezoelectric oscillator, that is to say which oscillates in its own plane, radially with respect to the damper axis of this example. For this purpose, two end plates 9 and 10 of the piston are made as electrodes which are

connectées à une source de courant alternatif 14, située à l'extérieur, par deux conducteurs 11 et 12 passant par la tige de pis30 ton 4.  connected to an alternating current source 14, located on the outside, by two conductors 11 and 12 passing through the upright rod 4.

La chambre de travail inférieure 7 est délimitée en bas par un volume de compensation 15, rempli de gaz, avec prévision d'un piston de séparation 16 entre la chambre de travail 7 et ce  The lower working chamber 7 is delimited at the bottom by a compensation volume 15, filled with gas, with the provision of a separation piston 16 between the working chamber 7 and this

volume de compensation.compensation volume.

Pendant le fonctionnement de l'amortisseur 1, le fluide s'écoule d'une chambre de travail 6 ou 7 dans l'autre à travers la section d'écoulement 8. Cette dernière constitue une résistance à l'écoulement. Cette résistance peut être modifiée par le changement du diamètre du piston au moyen de l'oscillateur piézoélectrique 13, ce qui crée un gradient de cisaillement de petite amplitude. Ce gradient de cisaillement est imprimé ou superposé au fluide traversant la section d'écoulement 8, par suite du mouvement du piston 3 dans le cylindre 2, en particulier  During the operation of the damper 1, the fluid flows from a working chamber 6 or 7 into the other through the flow section 8. The latter constitutes a resistance to flow. This resistance can be modified by changing the diameter of the piston by means of the piezoelectric oscillator 13, which creates a shear gradient of small amplitude. This shear gradient is printed or superimposed on the fluid passing through the flow section 8, as a result of the movement of the piston 3 in the cylinder 2, in particular

à la vitesse de ce fluide.at the speed of this fluid.

Il est possible aussi d'utiliser un champ sonore ou 10 ultrasonore pour changer la section d'écoulement 8, directement ou au moyen de l'oscillateur piézoélectrique 13, et de changer ainsi le gradient de cisaillement en conséquence. A la différence de l'exemple de réalisation représenté, o les vibrations produites par l'oscillateur 13 sont orientées radialement, le gradient 15 de cisaillement peut être créé également par un oscillateur piezoélectrique qui oscille dans le sens de son épaisseur et qui génère  It is also possible to use a sonic or ultrasonic field to change the flow section 8, directly or by means of the piezoelectric oscillator 13, and thus change the shear gradient accordingly. Unlike the exemplary embodiment shown, where the vibrations produced by the oscillator 13 are oriented radially, the shear gradient can also be created by a piezoelectric oscillator which oscillates in the direction of its thickness and which generates

de ce fait des vibrations en direction axiale.  therefore vibrations in the axial direction.

Un point important est que, conformément à l'invention, des gradients de cisaillement globaux sont créés, suivant 20 l'amplitude, dans le domaine de fortes variations de la viscosité  An important point is that, according to the invention, overall shear gradients are created, depending on the amplitude, in the range of high viscosity variations.

du fluide et que la caractéristique d'amortissement de l'amortisseur 1 peut ainsi être changée.  fluid and that the damping characteristic of the damper 1 can thus be changed.

D'autres exemples d'application de l'invention sont: 1. l'étranglement de débits dans des systèmes hydrauliques, par exemple pour le pilotage de soupapes de commande proportionnelle ou de soupapes de servocommande; 2. des accouplements hydrauliques commandés; et  Other examples of application of the invention are: 1. throttling flow rates in hydraulic systems, for example for controlling proportional control valves or servo valves; 2. controlled hydraulic couplings; and

3. des vérins commandés.3. controlled cylinders.

R E V E ND I C AT I 0 N SR E V E ND I C AT I 0 N S

1. Dispositif pour influencer le comportement en écoulement de fluides dans une section d'écoulement située dans un champ de vitesse, caractérisé par des moyens permettant de générer, dans la section d'écoulement (8), des vibrations qui sont superposéescomme un gradient de vitesse d'amplitude définie au champ  A device for influencing the flow behavior of fluids in a flow section located in a velocity field, characterized by means for generating, in the flow section (8), vibrations which are superimposed as a gradient of amplitude speed defined in the field

de vitesse du fluide.of fluid velocity.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour générer les vibrations dans la section d'écoulement (8) sont constitués ou commandés par un champ sonore  2. Device according to claim 1, characterized in that the means for generating the vibrations in the flow section (8) are constituted or controlled by a sound field

ou ultrasonore.or ultrasound.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens pour générer les vibrations dans La section d'écoulement (8) comprennent un élément piézoélectrique, 15 notamment sous forme d'un oscillateur planaire (13) ou sous forme  Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the means for generating the vibrations in the flow section (8) comprise a piezoelectric element, in particular in the form of a planar oscillator (13) or in the form of a planar oscillator (13).

d'un oscillateur qui oscille dans le sens de son épaisseur.  an oscillator that oscillates in the direction of its thickness.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fluide utilisé est un fluide  4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the fluid used is a fluid

doué de dilatance, dont la viscosité augmente avec le gradient 20 de cisaillement.  with dilatancy, whose viscosity increases with the shear gradient.

5. Dispositif seLon L'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé par son application dans une fente annulaire (section d'écoulement- 8) entre un piston (3) et un cylindre (2) recevant ce piston, les vibrations générées dans la 25 section d'écoulement (8) étant orientées radialement ou axialement.  5. Apparatus according to any one of claims I to 4, characterized by its application in an annular slot (flow section-8) between a piston (3) and a cylinder (2) receiving the piston, the vibrations generated in the flow section (8) being oriented radially or axially.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par son application à un amortisseur (I)  6. Device according to any one of claims 1 to 5, characterized by its application to a damper (I)

d'une suspension de véhicule.a vehicle suspension.

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