FR2735832A1

FR2735832A1 - Amortisseur sans fluide

Info

Publication number: FR2735832A1
Application number: FR9607806A
Authority: FR
Inventors: Erden Donald L Van; Jan Toczycki
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1995-06-26
Filing date: 1996-06-24
Publication date: 1996-12-27
Anticipated expiration: 2016-06-24
Also published as: DE19623005A1; US5542508A; CN1140242A; JPH0914329A; FR2735832B1

Abstract

Amortisseur de ralentissement d'un mouvement produit notamment entre un élément occupant une position fixe et un élément rotatif. Un logement (14) fixé à un élément mobile est rotatif autour d'une broche excentrique (16) fixée à un élément occupant une position fixe et un joint torique (20) destiné à être entraîné en rotation par ledit logement produit un couple sensiblement constant de résistance en un lieu de resserrement (A) situé entre le logement et la broche lors de la rotation relative de ceux-ci. Application par exemple à une porte de boîte à gants d'un véhicule automobile.

Description

La présente se rapporte globalement à des amortisseurs et plus

particulièrement à un amortisseur sans fluide ou non visqueux qui produit une force ou un couple de résistance qui soit est sensiblement constant, soit augmente avec l'élévation de vitesse de l'élément

dont le mouvement doit ainsi être réglé.

Le réglage du mouvement d'un élément est parfois assuré par un amortisseur qui est en général monté fonctionnellement entre cet élément et un objet fixe. Lors de l'exercice d'une force sur l'élément, le mouvement de ce dernier est retenu ou réglé par l'amortisseur qui

exerce une force de résistance sur lui.

Les amortisseurs existants sont généralement conçus pour fonctionner soit linéairement, soit en rotation. Les amortisseurs linéaires fonctionnent fréquemment sur le principe de l'entrée en prise mécanique entre composants situés à l'intérieur de l'amortisseur pour produire la force de résistance. Les amortisseurs rotatifs fonctionnent en général suivant le principe d'un fluide disposé entre composants situés à l'intérieur de l'amortisseur pour produire la force ou le couple de

résistance pendant la rotation de ces composants.

Les amortisseurs et en particulier ceux qui sont rotatifs peuvent produire un couple soit constant, soit variable. Un amortisseur à couple constant produit sensiblement le même couple, indépendamment de la vitesse ou de l'accélération de l'élément et il est généralement

dénommé frein.

Toutefois, un amortisseur à couple variable produit un couple qui augmente avec l'élévation de la vitesse ou l'accélération de l'élément. En conséquence, la vitesse de l'élément est réglée et demeure de préférence sensiblement constante lorsqu'il est soumis à une force qui provoque une élévation de la vitesse, ce qui est souhaitable dans

de nombreuses applications.

Les amortisseurs à fluide mettent en oeuvre en général un fluide tel du silicone, placé entre deux organes montés concentriquement et auxquels ses couches extérieures adhèrent. Pendant le mouvement de rotation entre les éléments, un cisaillement est créé dans les couches extérieures du silicone et provoquent la force ou le couple souhaité de résistance. Un exemple d'un tel

amortisseur au silicone est décrit dans U.S. 2 775 317.

Toutefois, les amortisseurs au silicone ou à un autre fluide sont susceptibles de fuir, ce qui non seulement en réduit les aptitudes, mais de plus provoque des dégâts aux objets qui les entourent. La possibilité de fuite augmente pendant l'utilisation, car de la chaleur est en général

produite dans l'amortisseur, ce qui fluidifie le silicone.

Il est donc souhaitable de réaliser un amortisseur qui ne fonctionne pas avec un fluide afin d'éliminer totalement le risque de fuite et de produire une force ou

un couple de résistance soit constant, soit variable.

La présente invention se rapporte à un amortisseur sans fluide qui produit une force ou un couple sensiblement constant ou variable de résistance sur un élément dont le mouvement doit être réglé. Le risque de fuite étant totalement éliminé, un tel amortisseur conserve sensiblement les mêmes caractéristiques de fonctionnement pendant son utilisation et pendant toute sa

vie utile.

Suivant un mode de réalisation de l'invention, l'amortisseur comprend un élément fixe de broche et un

élément de logement conçu pour tourner autour de celle-ci.

Un élément de friction ayant avantageusement la forme d'un joint torique est monté de manière à tourner avec le logement autour de la broche et à créer un couple sensiblement constant de résistance entre le logement et la broche lors de sa rotation. La broche est montée excentriquement par rapport au logement de manière à créer entre eux une zone de réduction de jeu afin de produire un couple de résistance qui augmente avec l'élévation de la vitesse relative de la broche et du logement. Ainsi, lorsque le logement et le joint tournent autour de la broche, le joint subit une déformation dans la zone de réduction de jeu et produit ainsi le couple souhaité de résistance. Le positionnement excentrique de la broche sert aussi à positionner le couple par rapport à la circonférence de l'amortisseur. Une autre manière de positionner le couple par rapport à l'amortisseur consiste à placer une ou plusieurs cales d'épaisseur en des emplacements sélectionnés, situés entre le logement et le joint torique ou entre la broche et ce joint. Des crans d'arrêt destinés à coopérer avec le joint torique peuvent être placés dans le logement de manière à produire une entrée en prise discontinue. En variante de réalisation de l'invention, un ou plusieurs éléments discoidaux peuvent être montés fonctionnellement entre la broche et le joint torique de manière à produire une ou plusieurs zones d'entrée en prise ou de jeu réduit entre le ou les disque(s) et ce dernier, ce qui produit de son côté une variation souhaitée du couple. Le couple peut être réglé de la

manière souhaitée par modification du nombre des disques.

L'invention va être décrite plus en détail à titre d'exemple en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un mode de mise en oeuvre de l'amortisseur sans fluide de l'invention sur une porte articulée d'une boîte à gants de véhicule; la figure 2 est une vue explosée en perspective à échelle agrandie d'un mode de réalisation de l'amortisseur sans fluide de l'invention; la figure 3 est une coupe longitudinal partielle de l'amortisseur assemblé de la figure 2, selon la ligne 3-3 de la figure 1 et dans le sens indiqué; la figure 4 est une coupe transversale de l'amortisseur des figures 2 et 3 selon la ligne 4-4 de la figure 3; la figure 5 est une vue en perspective explosée à échelle agrandie d'une variante de réalisation de l'amortisseur sans fluide de l'invention; la figure 6 est une vue en élévation de face avec arrachement partiel de l'amortisseur assemblé de la figure , des lignes brisées illustrant les composants; la figure 7 et une coupe longitudinale partielle de l'amortisseur des figures 5 et 6, selon la ligne 7-7 de la figure 6; la figure 8 est une vue en élévation de face avec arrachement partiel de l'amortisseur des figures 5 à 7 et illustre une particularité de l'invention permettant de positionner le couple à l'intérieur de l'amortisseur; la figure 9 est une coupe transversale de l'amortisseur des figures 5 à 7 et représente le montage excentrique; et la figure 10 est une coupe transversale de l'amortisseur des figures 5 à 7 et illustre une autre

particularité de l'invention.

Pour faciliter la description, le dispositif de

l'invention est décrit à une position caractéristique de fonctionnement et des termes tels que supérieur, inférieur, horizontal, etc., sont utilisés en référence à

cette position.

La figure 1 représente un amortisseur selon

l'invention qui porte la référence générale 10.

L'amortisseur 10 est de préférence conçu pour être utilisé en rotation, mais il peut aussi consister en un amortisseur linéaire ou analogue sans sortir du cadre de

l'invention.

A titre d'exemple, un ou plusieurs amortisseurs 10 peuvent être utilisés pour régler le mouvement d'un autre objet ou élément tel qu'une porte 12 d'une boîte à gants de véhicule ou analogue. Il doit toutefois être bien compris que l'amortisseur 10 peut être utilisé dans différentes applications, à condition qu'il fonctionne

comme décrit dans ce mémoire.

L'amortisseur 10 que représente la figure 2 comprend essentiellement un logement rotatif 14, un élément de broche 16 monté en position fixe et une roue ou un moyeu 18 sur lequel est placé un joint torique 20 et qui est disposé entre le logement 14 et la broche 16. La roue 18 et le joint torique 20 tournent avec le logement 14 autour de la broche 16 grâce à un assemblage à compression entre le logement 14 et le joint torique 20. Des éléments supplémentaires et les détails du montage du logement 14, de la broche 16, de la roue 18 et du joint torique 20

seront décrits plus bas.

Il doit être bien compris que les matériaux particuliers, la structure, la disposition et la forme de l'amortisseur 10 et de ses composants peuvent varier, à condition que le fonctionnement soit tel que décrit plus bas dans ce mémoire. Par exemple, les modes de fonctionnement du logement 14 et de la broche 16 peuvent être inversés, c'est à dire que le logement 14 peut être monté en position fixe et que la broche 16 est rotative,

si cela est souhaité.

Dans ce mode de réalisation, l'axe de symétrie de la partie de tête 28 de la broche 16 et donc de la roue 18 et du joint torique 20 est placé avec décalage ou de manière qu'il soit excentrique par rapport à l'axe de symétrie longitudinal du logement 14, comme le montrent les figures 3 et 4. Il existe en conséquence une zone de jeu réduit, portant la référence générale A, entre le logement 14 et la roue 18, le long du fond de l'amortisseur 10, comme montré sur les figures 3 et 4. Cette zone rétrécie A provoque un contact, une compression et un ajustage serré entre le logement 14 et le joint torique 20 de la roue 18, ce qui de son côté provoque l'amortissement, comme décrit

plus bas.

Lorsqu'à l'utilisation le logement 14 tourne autour de la broche 16, la compression produite entre le logement 14 et le joint torique 20 fait tourner ce dernier et la roue 18 avec le logement 14. De plus, lorsque le joint torique 20 tourne avec le logement 14, il est entraîné progressivement dans la zone de compression ou de rétrécissement A, ce qui déforme le joint en créant une

retenue et donc une force ou un couple de résistance.

Il est possible de régler l'importance de la déformation ou de la compression du joint torique 20 et donc la valeur du couple en réglant l'importance du décalage ou de l'excentricité entre le logement 14 et la broche 16 pour une application particulière. Par ailleurs, il est possible de faire en sorte, par un choix convenable de la matière du joint torique 20, que lors d'une élévation de la vitesse de rotation du logement 14 sur la broche 16, le taux de déformation du joint torique 20 augmente, ce qui produit un accroissement du couple avec l'élévation de la vitesse. Les détails de la structure de

l'amortisseur 10 vont maintenant être décrits.

Le logement 14 est de préférence formé d'un élément tubulaire de matière plastique et il est moulé de manière qu'il comprenne une bride de montage 22 lui permettant d'être fixé à un élément dont le mouvement doit être amorti, par exemple la porte 12. Pour permettre au logement 14 de tourner facilement autour de la broche 16, il comprend intérieurement un coussinet 24 de préférence en métal. Si cela est souhaité, le coussinet 24 peut être fixé à la surface intérieure du logement 14 par exemple par ajustage serré ou par collage ou de toute autre manière. La broche 16 comprend une partie de tige filetée 26 et une partie cylindrique ou de tête 28, de préférence pleine, qui est excentrique ou décalée par rapport à l'axe de symétrie de la partie de tige 26. Pour empêcher la broche 16 de tourner, un élément de moyeu 30 comportant des nervures 32 distantes radialement les unes des autres

est placé sur elle.

Lorsque la tige filetée 26 de la broche 16 est montée au moyen d'un écrou 34 sur un autre élément occupant une position fixe, tel qu'un support 36, les nervures 32 s'appliquent contre celui-ci qui peut comporter des nervures complémentaires (non représentées). En conséquence, la tige 26 et la tête 28 de la broche 16 sont

empêchées de tourner.

La roue 18 est de préférence formée d'un élément tubulaire en matière plastique et comprend une rainure circonférentielle 38 réalisée à la périphérie et dans laquelle le joint torique 20 est logé. Un élément de coussinet 40, de préférence en métal, est placé à l'intérieur de la roue 18 pour en faciliter la rotation autour de la tête 28 de la broche 16. Une bague élastique fendue 42 logée dans une gorge 44 réalisée dans la tête 28 de la broche 16 est destinée à empêcher la roue 18 de se

déplacer axialement sur cette dernière.

Il doit être bien compris que les matières particulières, la forme et la conception de la roue 18, du joint torique 20 et du coussinet 24 ainsi que de tous les autres composants de l'amortisseur 10 peuvent varier, à condition qu'ils fonctionnent sensiblement comme décrit dans ce mémoire. Par exemple, la roue 18, le joint torique et le coussinet 24 peuvent être réalisés monobloc en la

même matière ou en des matières différentes.

De plus, le joint torique 20 peut avoir une section transversale non circulaire, par exemple rectangulaire, triangulaire ou autre. Une section transversale rectangulaire du joint torique 20 élève le couple pour un écrasement donné, par rapport à une section transversale circulaire, tandis qu'un joint torique 20 de section triangulaire donne un couple inférieur pour le même

écrasement.

Le joint torique 20 est réalisé de préférence en un polymère qui peut avoir des caractéristiques différentes

selon l'application particulière et les couples souhaités.

Des résultats satisfaisants ont été obtenus de joints toriques 20 réalisés en Buna-N, en polyuréthanne, en copolymère de propylène et en matières semblables. Il doit toutefois être bien compris que la matière particulière du joint torique 20 peut varier sans sortir du cadre de l'invention. Le fonctionnement de l'amortisseur 10 va être décrit en regard de la figure 1 dans le cadre de son utilisation sur une porte 12 d'une boîte à gants de véhicule qui s'ouvre dans le sens de la flèche B. Dans cet exemple, deux amortisseurs 10 peuvent être utilisés, l'un à chaque

extrémité longitudinale de la porte 12.

Comme le montre la figure 2, la bride 22 du logement 14 est de préférence monobloc avec la porte 12, tandis que le support 36 est assemblé à une partie fixe de la boite à gants, par exemple par des vis 46. Il convient de remarquer que l'amortisseur 10 est de préférence placé

derrière le tableau de bord, de façon qu'il soit protégé.

Comme le montrent les figures 2 et 3, lors de l'ouverture de la porte 12 dans le sens de la flèche B, le logement 14 et son coussinet 24 tournent autour du moyeu de la broche 16. La compression du joint torique 20 entre la broche 16 et le logement 14 le fait tourner avec la roue 18 et le coussinet 40 ainsi qu'avec ce logement

autour de la tête 28 de la broche 16.

L'excentricité de la tête 28 par rapport à la tige 26 la met en position excentrique par rapport au logement 14 de manière à comprimer le joint torique 20 contre la surface intérieure de ce dernier. L'importance du décalage ou de l'excentricité entre le logement 14 et la tête 28 de la broche 16 règle la compression du joint torique 20 et

donc l'importance du couple transmis.

Lors de l'élévation de la vitesse de rotation du logement 14, le taux de déformation du joint torique 20 augmente en accroissant le couple avec l'élévation de la vitesse. En principe, à l'utilisation, la porte 12 de la boîte à gants est ouverte et, si elle n'est pas retenue par un utilisateur ou analogue, elle tombe à une vitesse croissante due à la gravité. En conséquence, l'amortisseur produit une chute régulière de la porte 10, quelle que

soit la vitesse.

Si cela est souhaité, des crans d'arrêt 48 que représente la figure 4, peuvent être placés sur la surface intérieure du logement 14. Les crans d'arrêt 48 donnent à un utilisateur une indication qui peut être audible et/ou ressentie par les doigts de manière à indiquer une position particulière de la porte 12 ou d'un autre élément dont le mouvement doit être réglé, ce qui peut être

souhaitable dans certaines applications.

De plus, le couple peut être réglé en fonction de la position angulaire à l'intérieur de l'amortisseur 10, ce que les amortisseurs à fluide qui existent ne permettent pas de faire. Par exemple, le décalage entre le logement 14 et la broche 16 qui est représenté, est constant, mais le jeu A peut varier lorsque le logement 14 tourne autour de la broche 16, ce qui modifie la compression du joint

torique 20.

Les figures 5 à 8 représentent une variante de réalisation de l'amortisseur 10a de l'invention, les éléments semblables portant les mêmes références auxquelles est accolé un ga'. Dans ce mode de réalisation, le joint torique 20a est fixé dans un évidement 38a réalisé dans le logement 14a qui comporte un couvercle 15

fixé par une ou plusieurs vis 15a.

De plus, la broche 16a loge plusieurs disques 50 dont chacun est monté rotatif à l'intérieur d'une cavité correspondante 52 réalisée dans la tête 28a de la broche 16a et qui sont positionnés de manière à coopérer avec le joint torique 20a contre lequel ils sont en appui. Bien que quatre disques 50 soient représentés, leur nombre et leur position peuvent varier pour accroître ou affaiblir le couple selon l'application particulière. Il a été observé que le rapport du couple produit par les disques à celui qui est obtenu par le mode de réalisation

précédent est de 2:1.

Ainsi, deux disques 50 donnent à peu près le même couple que celui du mode de réalisation précédent, tandis que quatre disques 50 doublent sensiblement le couple du mode de réalisation précédent. Une augmentation du nombre des disques 50 à 6, 8, 10 et au-delà donne un

accroissement proportionnel du couple.

Un avantage de l'amortisseur 10a réside dans sa faible dimension, comparée à celle du mode de réalisation des figures 1-4, tout en donnant le même couple ou des couples plus grands. De plus, il est possible de réaliser un jeu de pièces, le couple étant réglé pendant l'assemblage par modification du nombre des disques 50

utilisés.

Par exemple, la broche 16a peut être conçue pour être utilisée avec quatre disques 50, mais, au moment de l'assemblage, il est possible de monter moins de quatre disques 50 pour donner des couples différents. En conséquence, une réduction importante des frais de stockage et d'assemblage peut être obtenue avec ce mode d'exécution. De plus, le diamètre des disques 50 peut varier pour permettre de modifier le couple. Par exemple, une augmentation du diamètre des disques 50 accroît la compression entre le joint torique 20a et ceux-ci dans la zone 'ce, tandis qu'une diminution de leur diamètre

amoindrit la compression.

Comme le montre la figure 8, le couple peut être produit en fonction de la position de manière à permettre un réglage de l'amortisseur par introduction d'une ou de plusieurs cales d'épaisseur 52 en des emplacements souhaités à l'intérieur des amortisseurs 10a. Les cales d'épaisseur 52 peuvent avoir une épaisseur constante, mais elles ont de préférence une épaisseur variable qui

augmente d'une extrémité à l'autre.

En variante, les cales d'épaisseur 52 (non représentées) peuvent avoir des épaisseurs différentes et être superposées pour modifier l'épaisseur. De toute manière, la cale ou les cales d'épaisseur 52 concentre(nt) le couple en un emplacement souhaité autour de

l'amortisseur 10a.

1l La cale ou les cales d'épaisseur 52 est ou sont de préférence insérée(s) entre le joint torique 20a et le logement 14a. Il convient de remarquer que des cales d'épaisseur 52 peuvent être utilisées avec le mode de réalisation des figures 1 à 4, si cela est souhaité, et

être placées entre le joint torique 20 et le logement 14.

Le mode de fonctionnement de l'amortisseur 10a est semblable à celui de l'amortisseur 10 du mode de réalisation des figures 1 à 4. Toutefois, dans l'amortisseur 10a, le disque ou les disques 50 tourne(nt) aussi lorsque le logement 14a et le joint torique 20a sont

entraînés en rotation autour de la broche 16a.

De plus, comme le montre la figure 10, un siège 38a destiné au joint torique 20a peut présenter une surface de came 53 produisant un amortissement prédéterminé pour des applications dans lesquelles une rotation de 360 n'est

pas nécessaire.

Il va de soi que différentes modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits et

représentés sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Amortisseur (10, 10a) sans fluide, comprenant un premier élément (16, 16a) et un second élément (14a, 14a) placé fonctionnellement à proximité d'une partie de la périphérie dudit premier élément de manière à pouvoir effectuer un mouvement par rapport à ce dernier, ainsi qu'un moyen sensiblement solide de friction (20, 20a) placé entre lesdits premier et second éléments de manière à produire une force sensiblement constante de résistance entre ceux-ci lors de mouvements répétés, produits entre eux.

2. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de friction (20, 20a) produit une force de résistance qui augmente avec l'élévation de la vitesse relative des premier et second éléments (16, 16a;

14, 14a).

3. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé

en ce qu'il est rotatif.

4. Amortisseur rotatif sans fluide (10, 10a), comprenant un élément de broche (16, 16a) monté en position fixe, un logement (14, 14a) monté rotatif autour dudit élément de broche et un moyen de friction (20, 20a) destiné à tourner avec ledit logement autour dudit élément de broche et à produire un couple de résistance sensiblement constant entre ledit logement et ledit élément de broche lors de rotations relatives répétées de ceux-ci.

5. Amortisseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de friction (20, 20a) produit un couple de résistance qui augmente avec l'élévation de la vitesse relative desdits premier et second éléments (16,

16a; 14, 14a).

6. Amortisseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit élément de broche (16, 16a) est positionné

excentriquement par rapport audit logement (14, 14a).

7. Amortisseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de friction (20, 20a) est conformé

en joint torique.

8. Amortisseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit joint torique (20, 20a) a une section

transversale sensiblement circulaire.

9. Amortisseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit joint torique (20, 20a) est monté sur la

périphérie dudit élément de broche (16, 16a).

10. Amortisseur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (A; 52) destinés à faire varier la position angulaire dudit couple par rapport

audit amortisseur.

11. Amortisseur selon la revendication 4, comprenant au moins un cran d'arrêt (48) placé sur ledit logement (14, 14a) et destiné à coopérer avec ledit moyen de

friction (20, 20a).

12. Amortisseur (10a) selon la revendication 7, comprenant un élément discoidal (50) placé entre ledit élément de broche (16a) et ledit joint torique (20a) afin de produire ledit couple entre ledit élément de broche (16a) et ledit logement (14a) lors de la rotation relative

de ces derniers.

13 Amortisseur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs éléments discoidaux (50) placés entre ledit élément de broche (16a) et ledit joint torique (20a), chaque élément discoidal ayant une zone d'appui contre ledit joint torique et produisant un certain couple de résistance dans ledit amortisseur lors de la rotation dudit logement (14a) et dudit joint torique

par rapport audit élément de broche (16a).

14 Amortisseur selon la revendication 13 caractérisé en ce que l'importance du couple varie avec le nombre des

disques utilisés (50).