FR2758859A1 - Amortisseur hydraulique - Google Patents
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Abstract
Amortisseur comprenant un corps ayant deux orifices d'admission destinés à le raccorder à un circuit hydraulique. Deux systèmes à recouvrement (20) sont en communication avec chacun des orifices d'admission. Un passage calibré (34) prévu pour raccorder chacun desdits orifices d'admission peut être bloqué et débloqué par un coulisseau (28) en réponse à une pression prédéterminée régnant dans l'un des orifices d'admission afin de compenser le différentiel de pression entre ceux-ci. Application à la réduction de différentiels indésirables de pression dans un circuit hydraulique tel que celui de la conduite de la roue avant d'un train d'atterrissage d'avion.
Description
La présente invention se rapporte au domaine des amortisseurs hydrauliques
destinés à réduire des pointes ou des oscillations indésirables de pression dans des systèmes exigeant un amortissement hydraulique. L'invention a une utilité particulière pour l'amortissement de mouvements se produisant dans des systèmes, variant périodiquement et ayant pour conséquence du bruit ou une oscillation d'une
pression hydraulique.
Dans un exemple particulier, une oscillation gênante apparaissant dans un système hydraulique se produit dans la roue avant d'un train d'atterrissage d'un avion, qui en général est guidée à l'aide d'un système hydraulique. Le
point de pivotement de la roue est en principe placé au-
devant de son essieu, à la manière d'une roulette orientable de meuble. La masse de la roue se trouve derrière le pivot et la dynamique du système est telle qu'il risque de se produire un "shimmy" ("dandinement") pendant que la roue se déplace sur le sol, d'une manière semblable à celle d'autres roues du type d'une roulette et qui s'observe couramment, par exemple à la façon des roues d'un chariot utilisé par les acheteurs dans les grands magasins. Ce shimmy a pour conséquence une usure de la roue et de la jambe de force, qui peut progresser de manière exponentielle avec pour conséquence des dégâts causés à la structure de l'avion. La suppression du shimmy exige fréquemment un compromis de la précision de la commande de la direction. Il est souhaitable de disposer d'un moyen hydraulique d'amortissement qui ne compromette pas la
précision de la conduite.
Un amortisseur hydraulique connu met en oeuvre un piston et deux ressorts de manière à assurer une accommodation, ainsi qu'un orifice hydraulique formant une commande d'amortissement qui réduit le mouvement rapide de shimmy tout en autorisant un mouvement relativement lent de guidage. Toutefois, ces amortisseurs comprennent de
nombreux éléments mécaniques.
Les systèmes hydrauliques sont sujets à des pointes de pression qui se produisent lorsque de grandes soupapes sont ouvertes ou fermées rapidement. Ce phénomène est aussi connu sous la dénomination de "coup de bélier" et il s'observe également dans la plomberie courante d'appartements lorsque des robinets sont fermés brusquement, ce qui produit un bruit et un choc dans la tuyauterie. Ces pointes créent aussi dans les systèmes hydrauliques une usure supplémentaire qui abrège la vie
utile des composants correspondants.
Ces inconvénients de l'art antérieur font qu'il y a une réelle demande pour un amortisseur hydraulique qui réduise les différentiels indésirables de pression dans un système hydraulique. Il s'agit donc de réduire l'amplitude des variations sinusoïdales de pression, de réduire les différentiels de pression produits par suite de variations de composants mécaniques qui sont extérieurs au système hydraulique et qui puisse être mis sélectivement hors
service pendant le fonctionnement du système hydraulique.
Il faut également que l'amortisseur hydraulique puisse
utiliser la compressibilité des fluides.
La présente invention concerne donc un amortisseur qui assure la réduction des différentiels de pression dans un circuit hydraulique. L'amortisseur comprend un corps ayant deux orifices d'admission destinés à le raccorder à un circuit hydraulique. Deux systèmes à recouvrement sont prévus pour compenser les différentiels de pression entre les orifices d'admission. Chacun de ces systèmes communique avec chacun des orifices d'admission. Un passage calibré de chaque système assure le raccord à chaque orifice d'admission. Un coulisseau est logé déplaçable à l'intérieur de chaque système de manière à lui permettre d'effectuer des mouvements alternatifs. Le coulisseau bloque et débloque le passage calibré en réponse à une pression prédéterminée régnant dans l'un des orifices d'admission afin de compenser le différentiel de pression entre ceux-ci. Une chambre communique avec le coulisseau et loge une certaine quantité de fluide de manière à créer une contre-pression qui offre une résistance au mouvement du coulisseau. L'invention va être décrite à titre d'exemple en regard des dessins annexés sur lesquels les pièces portent les mêmes références et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective illustrant l'amortisseur hydraulique de l'invention, la figure 2 est une vue en plan de cet amortisseur, la figure 3 est une vue en coupe longitudinale illustrant la structure interne de l'amortisseur et la figure 4 est une vue en coupe à échelle agrandie illustrant les détails des composants des deux systèmes en chevauchement. Les figures représentent un mode de réalisation avantageux de l'amortisseur hydraulique 10 de la présente invention. Un corps 12 comprend deux orifices d'admission 14 destinés à raccorder l'amortisseur 10 à un circuit
hydraulique extérieur.
Deux systèmes à recouvrement 20 sont destinés à compenser les différentiels de pression qui se produisent entre les orifices d'admission 14. Chacun des systèmes 20 est logé dans une enveloppe 22 qui se monte dans une cavité du corps 12. Celui-ci comprend plusieurs passages de raccordement 16 qui sont réalisés de manière à raccorder chaque système 20 à chacun des orifices d'admission 14. Les passages 16 de raccordement peuvent être forés dans le corps 12 ou réalisés d'une autre manière telle qu'utilisée couramment. Comme le montre plus particulièrement la figure 4, chaque système 20 comprend par ailleurs un manchon 24 qui est fixé dans l'enveloppe 22. Le système 20 comporte de préférence un axe de symétrie longitudinal et l'enveloppe 22 ainsi que le manchon 24 sont centrés sur celui-ci. Le manchon 24 comporte un passage axial 26 réalisé le long de l'axe du système. Un coulisseau 28 est logé mobile à l'intérieur du manchon 24 de manière à pouvoir exécuter des mouvements alternatifs à l'intérieur du passage axial 26. Le manchon 24 comporte une cavité interne 30. Comme le montre bien la figure 3, chaque cavité interne 30 est raccordée directement à l'un des orifices d'admission 14 par un passage correspondant 16. Une cavité extérieure 32 est de préférence réalisée radialement le long de la périphérie extérieure du manchon 24. La cavité extérieure 32 a de préférence une forme sensiblement annulaire. Comme bien montré sur la figure 3, chaque cavité extérieure 32 est raccordée à l'un des orifices d'admission 14 par un passage de raccordement transversal 16. La cavité extérieure 32 est raccordée à la cavité interne 30 par un passage calibré 34 afin de faire communiquer les orifices
d'admission 14 avec l'intérieur de chaque système 20.
Suivant un mode de réalisation avantageux, le passage calibré 34 consiste en plusieurs fentes radiales, de préférence au nombre de quatre, placées à des distances de degrés les unes par rapport aux autres. Les fentes 34 sont de préférence réalisées en longueur dans un plan
perpendiculaire à l'axe du système 20.
En fonctionnement, une élévation de pression à une admission 14 crée dans la cavité interne correspondante 30 raccordée à celle-ci une élévation de pression qui crée une force s'exerçant contre le coulisseau respectif 28 et qui
tend à éloigner celui-ci de la cavité interne 30.
L'enveloppe 22 comprend une chambre 40 qui est emplie de fluide de manière à créer une contre-pression qui offre une résistance au déplacement du coulisseau 28 vers l'intérieur de cette chambre 40, déplacement qui est provoqué par la pression élevée de fluide. Ainsi, la chambre agit à la manière d'un ressort ayant une grande rigidité et qui tend
à repousser le coulisseau 28 vers l'avant.
Le fluide se trouvant dans la chambre agit en ressort en exploitant la compressibilité des fluides. Contrairement aux notions courantes, les fluides ne sont pas totalement rigides, mais ont une faible compressibilité qui toutefois n'est pas négligeable. Sous l'effet d'une pression d'environ 140 bars (qui est courante dans les systèmes hydrauliques), les fluides ont une compressibilité d'environ 1%. Dans un mode de réalisation mis en oeuvre, la chambre 40 contient environ 16 cm3 de fluide. Sous les pression hydrauliques courantes, le coulisseau 28 peut être déplacé d'environ 0,05 mm en raison de la compressibilité
du fluide.
Le coulisseau 28 est normalement retenu à une position à laquelle il bloque le passage calibré 34. Lorsque règne une pression statique, le coulisseau 28 est repoussé vers l'avant par un ressort 42 ayant une faible constante
d'élasticité et qui exerce une faible force de poussée.
Lors de l'exercice d'une pression dans la cavité interne , le coulisseau est repoussé vers la chambre 40 et il débloque le passage calibré 34 en autorisant ainsi le fluide à pénétrer dans la cavité extérieure 32. Ainsi, les pressions régnant entre les cavités 30, 32 et donc dans les orifices d'admission 14 sont équilibrées. Donc, les pointes de pression résultant de l'ouverture et de la fermeture de soupapes se trouvant en amont de l'une ou l'autre admission 14 peuvent être modérées ou éliminées par dissipation dans l'amortisseur. Bien que l'invention puisse être utilisée pour réduire les pointes et les différentiels de pression provenant d'une source quelconque, elle est particulièrement utile pour contrôler le shimmy de la roue avant d'un train d'atterrissage d'un avion. Le shimmy transmettant son oscillation au système de direction hydraulique sous la forme d'une oscillation de pression entre les admissions
14, les maxima de pression régnant dans chacune de celles-
ci sont équilibrés par chacun des systèmes en chevauchement 20. Ainsi, la force produite dans chaque admission 14 est équilibrée avec celle exercée dans l'autre admission et l'énergie de l'oscillation est amortie. Ainsi, le système hydraulique subit moins d'usure et la sécurité du fonctionnement est améliorée. L'amortisseur hydraulique de l'invention est conformé de manière à amortir des différentiels et des oscillations de pression à fréquence élevée (c'est-à-dire des états de variation rapide de pression ayant des fréquences de 10 Hz ou davantage) tels qu'ils se produisent sous l'effet du shimmy d'une roue ou analogue. Chaque coulisseau 28 comprend deux rainures 14 qui sont taillées dans sa circonférence. Les rainures 14 sont suffisantes à laisser fuir un faible débit d'écoulement entre la cavité interne 30 et la chambre 40 afin d'équilibrer la pression de la chambre et celle de la cavité extérieure dans des états de charge statique et de différentiels de pression à basse fréquence (c'est à dire dans des états de variation lente de pression qui se produisent à des fréquences inférieures à 2 Hz). Dans ces états, le coulisseau 28 est maintenu à la position de fermeture par le ressort 42, quelle que soit l'importance de la pression régnant dans chaque orifice d'admission 14. Sous des efforts de pression à fréquence élevée, l'effet des rainures est négligeable et le
coulisseau 28 est amené à la position d'ouverture.
L'opération de conduite de la roue avant d'un train d'atterrissage étant provoquée par un différentiel de pression à basse fréquence, montant lentement, aucune perte de rendement ne résulte de l'utilisation de l'amortisseur
selon l'invention.
La présente invention telle que décrite ci-dessus résout de nombreux problèmes soulevés par les systèmes de l'art antérieur et elle améliore la manoeuvrabilité. Il doit être toutefois bien compris que différentes modifications peuvent lui être apportées sans sortir de son cadre.
Claims (8)
1. Amortisseur destiné à réduire des différentiels de pression apparaissant dans un circuit hydraulique, caractérisé en ce qu'il comprend un corps (12) ayant deux orifices d'admission (14) destinés à le raccorder au circuit hydraulique, au moins un système à recouvrement (20) pour compenser un différentiel de pression apparaissant entre les orifices d'admission, ce système étant en communication de fluide avec chacun des orifices d'admission (14) et comprenant un passage calibré (34) en communication de fluide avec chacun de ceux-ci, un coulisseau (28) monté mobile dans ledit système (20) de manière à pouvoir effectuer des mouvements alternatifs et destiné à bloquer et à débloquer ledit passage calibré (34) en réponse à une pression prédéterminée régnant dans l'un desdits orifices d'admission respectifs (14) afin de compenser le différentiel de pression entre lesdits orifices, ainsi qu'une chambre (40) qui est en communication de fluide avec le coulisseau (28) et qui loge une quantité de fluide destinée à créer une contre-pression
offrant une résistance au mouvement du coulisseau.
2. Amortisseur selon la revendication 1, dans lequel chacun desdits systèmes (20) présente un axe, caractérisé en ce qu'il comprend par ailleurs un passage axial (26) dans lequel ledit coulisseau (28) est monté et qui détermine ledit mouvement alternatif de celui-ci en direction axiale, une cavité interne (30) raccordée à l'un desdits deux orifices d'admission (14) de manière qu'une élévation de pression dans l'orifice d'admission correspondant tende à déplacer axialement le coulisseau (28), une cavité extérieure (32) ouverte sur l'autre desdits deux orifices d'admission (14), ladite cavité extérieure (32) étant décalée radialement par rapport à la
cavité interne (30) et étant raccordée radialement à celle-
ci par ledit passage calibré (34), ledit coulisseau (28) bloquant normalement ce dernier et le débloquant lorsque l'élévation de pression atteint ladite pression prédéterminée.
3. Amortisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des systèmes à recouvrement (20) comprend une enveloppe (22) logée dans le corps (12) et délimitant ladite chambre (40), ainsi qu'un manchon (24) fixé dans ladite enveloppe (20), ledit passage axial (26) et ladite cavité interne (30) étant réalisés axialement dans ledit manchon, ladite cavité extérieure (32) consistant en un passage annulaire réalisé radialement le long de la périphérie extérieure dudit manchon (24) et ledit passage
calibré (34) étant réalisé dans ledit manchon (24).
4. Amortisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit passage calibré (34) consiste en plusieurs
fentes radiales.
5. Amortisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le passage calibré (34) comprend quatre fentes
radiales distantes de 90 les unes des autres.
6. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend par ailleurs un ressort (42) destiné à repousser le coulisseau (28) à la position de blocage dudit
passage calibré (34).
7. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coulisseau (28) comporte plusieurs rainures radiales (44) le long de la périphérie extérieure, lesdites rainures équilibrant les pressions entre la chambre (40) et
l'orifice d'admission correspondant (14).
8. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (12) comprend plusieurs passages (16) de raccordement transversal pour raccorder fluidiquement chacun desdits orifices d'admission (14) à chacun desdits
systèmes à recouvrement (20).
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