FR2794202A1

FR2794202A1 - Valve d'inversion avec section d'etranglement efficace fonction de la direction

Info

Publication number: FR2794202A1
Application number: FR0006750A
Authority: FR
Inventors: Gerald Fenn; Hassan Asadi; Hans Luksch
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2000-12-01
Anticipated expiration: 2020-05-26
Also published as: DE19923927C1; FR2794202B1; US6336536B1

Abstract

La valve d'inversion comprend un corps séparant deux chambres, des ouvertures dans le corps partiellement recouvertes par des plaques de valve, la section des ouvertures étant commandée par une plaque d'inversion (31) en fonction du sens d'écoulement. La plaque d'inversion comprend des tronçons de ressorts (53c; 55c) périphériques, une surface de couverture (37) et une surface de serrage (49; 51), pour précontraindre la plaque d'inversion (31) à l'extérieur des surfaces de couverture (37) et des tronçons de ressorts (53c; 55c). La surface de couverture (37) est orientée vers une ouverture, la plaque d'inversion (31) présente un évidement (53; 55), et le tronçon périphérique de la plaque d'inversion entre le point de départ et le point de terminaison (53a; 53b; 55a; 55b) de l'évidement délimite les tronçons de ressorts. L'évidement (53; 55) forme des méandres dans la région des surfaces de couverture (37).

Description

La présente invention concerne une valve d'inversion, comprenant un corps de valve qui sépare deux chambres de travail remplies avec un fluide, des ouvertures traversantes étant réalisées dans le corps de valve et étant au moins partiellement recouvertes par un certain nombre de plaques de valve, la section de traversée des ouvertures traversantes étant commandée par une plaque d'inversion en fonction de la direction de l'écoulement traversant, ladite plaque d'inversion comprenant des tronçons de ressorts qui s'étendent en direction périphérique, au moins une surface de couverture et une surface de serrage, de manièreà précontraindre la plaque d'inversion contre la valve d'inversionà l'extérieur des surfaces de couverture et des tronçons de ressorts, ladite au moins une surface de couverture étant orientée vers au moins une ouverture traversante, ladite plaque d'inversion présentant au moins un évidement, et le tronçon périphérique de la plaque d'inversion qui est délimité par le point de départ et le point de terminaison de l'évidement délimite les tronçons de ressorts.

Le documentDE 4025 115 AI décrit une valve d'amortissement qui comprend un corps de valve d'amortissement, et en partant d'un corps de base de valve, des régions en saillie sont formées sur le corps de valve, lesquelles forment des surfaces d'appui de valve, avec des canaux traversants qui sont recouverts par des plaques de valve, et au moins une plaque de valve annulaire est agencée sur les surfaces d'appui de valve, laquelle présente au moins une section de préouverture qui vient en regard d'un canal traversant, de sorte que la section de préouverture est recouverte par une plaque d'inversion capable de se soulever depuis le disque de valve lors de l'apparition d'un écoulement depuis le canal traversant dans la direction axiale du corps de valve. Cette réalisation d'une section de préouverture en fonction de la direction, bonne dans son principe, présente cependant l'inconvénient que lors de l'arrivée soudaine d'un écoulement la plaque d'inversion exécute un mouvement de soulèvement si rapide que la plaque d'inversion est amenée en contact contre la plaque de valve agencée au-dessus. Ainsi, se pose le problème que la plaque d'inversion vient se coller contre la plaque de valve précitée, qu'il s'agit de résoudre sans que des forces élastiques éventuelles influencent trop fortement le comportement d'ouverture de la plaque d'inversion. Dans la vari ante de réalisation de la figure1 de ce même document, l'effet de collage ne peut certes pas apparaître, mais les forces de déformation qui sont nécessaires pour faire soulever la plaque d'inversion sont nettement mesurables.

Le documentUS 5 261448 décrit une valve d'inversion comprenant un corps de valve qui sépare deux chambres de travail remplies avec un fluide, des ouvertures traversantes étant réalisées dans le corps de valve et étant au moins partiellement recouvertes par un certain nombre de plaques de valve, la section de traversée des ouvertures traversantes étant commandée par une plaque d'inversion en fonction de la direction de l'écoulement traversant, ladite plaque d'inversion comprenant des tronçons de ressorts qui s'étendent en direction périphérique, au moins une surface de couverture et une surface de serrage, de manièreà précontraindre la plaque d'inversion contre la valve d'inversionà l'extérieur des surfaces de couverture et des tronçons de ressorts, et ladite au moins une surface de couverture étant orientée vers au moins une ouverture traversante. Le tronçon de ressort ainsi délimité est déformé en direction transversale de sorte que l'on obtient une faible constante élastique si l'on réalise le tronçon de ressort aussi étroit que possible en direction périphérique, ce qui est cependant contraire aux exigences de solidité nécessaires.

L'objectif de la présente invention, c'est de perfectionner une valve d'inversion avec une section d'étranglement efficace fonction de la direction, de telle manière que le mouvement d'inversion des éléments de valve qui libèrent la section d'étranglement puisse se dérouler avec les forces les plus faibles possible, et de manièreà garantir une fenneture assurée pour l'autre direction de pression. En outre, on doit atteindre un comportement de fonctionnement sûr et une soliditéà long terme aussi élevée que possible.

Conformémentà l'invention, l'objectif partiel concernant la sûreté du comportement en fonctionnement est atteint par le fait que l'évidement est réalisé sous forme de méandres dans la région des surfaces de couverture.

Grâceà la réalisation sous forme de méandres de l'évidement il est possible de minimiser la surface de couverture. Une petite surface de couverture mèneà ce que les forces de collage contre la valve deviennent plus faibles, de sorte qu'il est possible de diminuer la dispersion des efforts en raison des forces de collage qui se produisent. Indépendamment de la solution du premier objectif partiel, ou bien en combinaison avec celle-ci, on prévoit de conformémentà l'invention pour ce qui concerne l'objectif partiel d'augmenter la soliditéà long terme, de réaliser deux évidements, parmi lesquels un évidement est réalisé de manière concentrique vis-à-vis du centre de la plaque d'inversion et en formant au moins une demi-spirale sur un tronçon de longueur, et l'évidement intérieur est réalisé dans la zone de surface enfermée par le tronçon de longueur de l'évidement qui forme une demi-spirale, de sorte qu'au moins trois évidements concentriques S'étendent sur un tronçon périphérique, et délimitent le tronçon de ressort.

Deux avantages découlent de cette solution. D'une part, on a besoin de seulement trois cercles partiels pour les évidements. Ainsi, on dispose d'une zone de section plus grande pour la surface de serrage intérieure et la surface de serrage extérieure. En outre, on obtient des tronçons de ressort particulièrement longs, ce qui réduit la pression de l'écoulement incident nécessaire pour le soulèvement des surfaces de couverture. Selon une autre caractéristique avantageuse, les évidements sont réalisés de manière symétrique par rapportà au moins une barrette de liaison entre la surface de serrage extérieure et la surface de serrage intérieure. Dans ce cas, la barrette de liaison est dirigée diamétralement vis-à-vis des surfaces de couverture. La barrette de liaison procure encore un avantage de solidité étant donné qu'il est possible de mieux encaisser les contraintes qui se produisent lors du soulèvement des surfaces de couvertureà l'intérieur de la plaque d'inversion. L'invention sera décrite plus en détailà l'aide des figures ci-jointes, dans lesquelles: la figure1 montre un mode de réalisation exemplaire d'un amortisseur d'oscillations; la figure 2 montre un corps de valve en détail la figure3 montre la plaque d'inversion en détail la figure 4 montre une plaqueà étranglement en détail la figure5 montre une plaque de maintien en détail; la figure6 montre une variante de réalisation d'une plaque d'inversion et la figure7 montre une autre plaque d'inversion en détail.

La figure1 montreà titre d'exemple une unitéà piston-et-cylindre 1 dans la réalisation d'un amortisseur d'oscillationsà simple tube. Dans son principe, l'invention peut être également appliquéeà d'autres unités à piston-et-cylindre telles que des ressortsà gaz, ou similaires.

Un amortisseur d'oscillationsà simple tube1 comprend essentiellement un tubeà pression3 dans lequel est agencé un piston5 sur une tige de piston7, avec faculté de translation axiale. Du côté de sortie de la tige de piston7, un guidage9 pour la tige de piston referme une chambre de travail11 remplie d'un fluide d'amortissement, cette chambre de travail étant séparée au moyen d'un piston de séparation13 vis-à-vis d'une chambreà gaz15, pourvueà son extrémité d'un fond17 avec un oeillet 19.

Lors d'un déplacement de la tige de piston, le fluide d'amortissement est forcéà travers des valves d'amortissement 21 dans le piston5. Une baguedé piston23 qui recouvre un.- sur-.F.-C-- périphénique 2_55 du piston 5 empêche au fluide de contourner latéralement le piston.

La figure 2 montre le piston5 de l'amortisseur1 en détail, avec une valve d'inversion27 conformeà l'invention, constituée dans ce mode de réalisation par une plaqueà étranglement29 en coopération avec une plaque d'inversion3 1. Dans la plaqueà étranglement est ménagée au moins une section d'étranglement33 orientée vers une ouverture traversante35, la section d'étranglement étant recouverte par une surface de couverture37 de la plaque d'inversion31. Dans son principe, l'invention peut être également appliquéeà une valve au fond d'un amortisseur, ou bienà un autre cas d'application.

La valve d'inversion27 fait partie de la valve d'amortissement 21 dans le piston5 de l'amortisseur, laquelle comprend un corps de valve39 et relie les deux chambres de travail lla et Ilb via les ouvertures traversantes 35a et35b. Les ouvertures traversantes débouchent depuis des surfaces d'appui de valve 41 sur lesquelles est appliquée la plaqueà étranglement dans sa région extérieure. Dans la région radialement intérieure une bague d'appui23 est intégrée dans le corps de valve, comme par exemple enfoncéeà la presse, et la surface d'appui de cette bague se trouve avec la surface d'appui de valve 41 exactement dans un même plan, de sorte que la plaqueà étranglement est plane sur la totalité de sa surface. Le centrage de la plaqueà étranglement a lieu via le diamètre intérieur sur un tourillon de la tige de piston7. Le cas échéant, la bague d'appui 43 avec la surface d'appui de valve 41 sont usinéesà la hauteur prévue au cours d'une opération de travail commune. La plaque a étranglement peut être déformée élastiquement, de sorte que la région extérieure qui s'appuie contre la surface d'appui de valve est capable de se soulever, cependant que la région intérieure est fixée par l'intermédiaire d'unjonc de serrage 45 en relation avec une plaque de butée 47 sur le tourillon de la tige de piston.

La plaque d'inversion qui repose sur la plaqueà étranglement29 présente, radialement à l'intérieur età l'extérieur de la surface de couverture37, des surfaces de serrage intérieure et extérieure 49 et51, lesquelles sont respectivement séparées par des évidements53 et55, grâceà quoi la surface de recouvrement peut se soulever en direction axiale du corps de valve depuis la surface d'appui de valve. Pour le centrage de la plaque d'inversion, on emploie son diamètre intérieur, qui attaque également le jonc de serrage. Afin que le mouvement de soulèvement de la surface de couverture de la plaque d'inversion soit limité, on pose sur les surfaces de serrage 49 et51 une plaque de maintien57, laquelle està son tour précontrainte par un élémentà ressort59, dans ce cas une rondelle-ressort. Au moins dans la région de la surface de couverture37 de la plaque d'inversion 31, la plaque de maintien57 présente une rainure61 qui ménage l'espace libre nécessaire pour le mouvement de soulèvement de la surface de couverture, comme on le voit dans la moitié gauche de la coupe. Au niveau du diamètre intérieur de la plaque de maintien sont formés des segments de guidage63, à titre de guidage radial, en direction de la plaque de butée 47. Dans l'autre direction, on a réalisé des segmentsà coopération de formes65, qui engagent la plaque d'inversion et la plaqueà étranglement au moyen d'un profil complémentaire67 du corps de valve, adapté dans l'un des segments de raccordement.

Dans le fond69 de la rainure61 sont ménagées des liaisons d'écoulement7 1, qui assurent une liaison de la rainure avec la chambre de travail supérieure Ila, de sorte que ces liaisons d'écoulement sont situées au-dessus de la surface de l'élémentà ressort59.

Lorsque la valve d'inversion27 reçoit l'écoulement du fluide d'amortissement provenant de la chambre de travail1 lb via les ouvertures traversantes 35a, la plaqueà étranglement est attaquée sous pression sur la section des ouvertures traversantes. Des faibles forces de pression ne sont pas capables de soulever la plaqueà étranglement depuis la surface d'appui de valveà l'encontre de la force de l'élémentà ressort59. Dans ces cas, seule la surface de couverture37 de la plaque d'inversion qui est chargée sur la section des préouvertures 33 est soulevée depuis la plaqueà étranglement, de sorte que le fluide d'amortissement peut s'écouler dans la rainure6 1, et jusque dans la chambre de travail1 la via les liaisons d'écoulement7 1.

S'il apparaît des forces de pression élevées, la plaqueà étranglement se soulève alors dans la région de la surface d'appui, avec pour résultat que la valve d'amortissement 21 devient efficace. La plaque d'inversion et la plaque de maintien sont également soulevées. Lorsque la direction dl écoulement est inversée, la surface de couverture est repoussée sur la plaqueà étranglement par la pression dans la rainure6 1, de sorte que le fluide d'amortissement ne peut plus s'écouler vers la chambre de travail 1 lb qu'à travers les ouvertures traversantes35b.

Dans la figure3 on a représenté la plaque d'inversion31 en détail. La plaque d'inversion présente un premier évidement extérieur53, ménage de forme spiralée sur un angle d'environ 450'. L'évidement de forme spiralée forme, entre son point de départ 53a et son point de terminaison53d, un tronçon de ressort 53c qui s'étend en direction périphérique et qui se trouve sous la même position plane que les autres parties de surface de la plaque d'inversion. Plus la distance entre le point de départ et le point de terminaison en direction périphérique est élevée, plus long sera le tronçon de ressort, et par conséquent plus faible sera la constante élastique du tronçon de ressort. L'évidement55 situé radialement plusà l'intérieur est également de forme spiralée et son angle périphérique est d'un ordre de grandeur comparable ou égalà celui de l'évidement extérieur53. Entre un point de départ 55a et un point de terminaison55b de l'évidement intérieur de forme spiraléeil se forme de nouveau un tronçon de ressort 55c intérieur qui s'étend en direction périphérique. Si l'on considère la surface de serrage extérieure 49 et la surface de serrage intérieure5 1, qui sont respectivement situées à l'extén eur des évidements de forme spiralée, en se référantà la surface de couverture37, comme étant stationnaires, la surface de couverture peut alors se soulever depuis la situation plane, et les tronçons de ressorts se déforment comme des ressortsà lame. Grâceà ces tronçons de ressorts on garantit toujours une précontrainte de la surface de couverture vers la plaqueà étranglement, même s'il s'agit d'une précontrainte faible, de sorte que la surface de couverture est toujours ramenée en direction de la plaqueà étranglement, et qu'il existe un comportement de fermeture défini.

Les points de départ et les points de terminaison des évidements de forme spiralée53 et55 sont regroupés dans une moitié de la plaque d'inversion, afin de pouvoir disposer d'une surface de couverture37 aussi grande que possible. Pour une meilleure compréhension, les sections d'étranglement33 sont dessinées dans la surface de couverture. Pour minimiser le risque d'un collage de la plaque d'inversion31 sur la plaqueà étranglement, l'évidement de forme spiralée53 est réalisé sous forme de méandres dans la région de la surface de couverture37. L'évidement de forme spiralée53 entoure ainsi pratiquement les sections d'étranglement33 de la plaqueà étranglement29. On obtient une surface de couverture37 aussi petite que possible, de sorte que les forces de collage qui se produisent éventuellement sont également petites.

La figure 4 montre la plaqueà étranglement en détail, avec ses deux sections d'étranglement33. Afin que la plaqueà étranglement soit orientée vers les ouvertures traversantes dans le corps de valve39, le diamètre intérieur est réalisé sous forme profilée, et l'on utilise un écartement73 vis-à-vis du profilé. Pour le reste, la plaque d'inversion est profilée de manière identiqueà la plaqueà étranglement. Le profil est réaliséà la manière d'une gorge, et les sections d'étranglement33 dans la plaqueà étranglement29 sont orientées vers l'emplacement du profilé qui présente l'écartement73, afin de ne permettre en aucune façon de monter les sections d'étranglement dans une position inversée vis-à-vis des ouvertures traversantes 35a et35b dans le corps de valve. À titre de complémentà la figure 2, on a montré dans la figure5 la plaque de maintien57, et dans cette représentation on peut nettement voir les segments de coopération de formes65 qui traversent la plaque d'inversion et la plaqueà étranglement. L'écartement73 déjà cité vis-à- vis du profil est également présent dans les segmentsà coopération de formes. On peut en outre voir que les liaisons d'écoulement sont des fentes ménagées en direction péniphérique. La rainure61 est formée de manière entière sur la périphérie.

Lors du montage, afin de simplifier l'enfilement de la plaque de maintien, de la plaque d'inversion et de la plaqueà étranglement, ces plaques peuvent présenter des entailles75, ou des marques analogues qui permettent de reconnaître la position de montage prédéterminée. La figure6 montre le profil complémentaire67 qui établit une liaisonà coopération de formes avec les segments de coopération de formes de la plaque de maintien, et qui oriente la totalité de l'agencement des plaques.

Lorsque les ouvertures traversantes 35a et35b sont relativement petites, on peut selon les circonstances renoncerà une plaqueà étranglement si l'évidement intérieur ou l'évidement extérieur de la plaque d'inversion est situé dans la région de la surface d'appui de valve. L'autre évidement respectif forme alors, avec sa superposition en forme de croissant avec l'ouverture traversante35, la section d'étranglement33, etil convient de prêter attentionà ce que la plaque d'inversion ne soit pas si élastique qu'elle soit enfoncée dans l'ouverture traversante sous l'effet de la pression de l'écoulement qui arrive depuis la direction de la chambre de travail1 la.

La figure7 montre une variante de la plaque d'inversion de la figure3. On utiliseà nouveau deux évidements53 et55 qui séparent la surface de serrage extérieure 49 et la surface de serrage intérieure51 vis-à-vis de la surface de couverture37, et qui forment des tronçons de ressorts. Une différence structurelle réside dans le fait qu'un évidement extérieur 53, qui s'étend par tronçon en direction périphérique, présente un tronçon de longueur 54 en forme de demi-spirale, qui délimite une zone de surface pour un évidement55 en forme deC, et l'évidement extérieur présente une configuration également en forme deC concentriqueà l'évidement intérieur, et s'étend, en partant du tronçon en forme de demi-spirale, radialement à l'intérieur de l'évidement intérieur. Grâceà la configuration en forme deC des évidements53 et 55 avec les points de terminaison 53a; 5311-; 55a et55b, ;il se produit une barrette de liaison58, orientée diamétralement par rapport aux surfaces de couverture37. Dans l'ensemble, les évidements s'étendent de façon symétrique vis-à-vis de la barrette de liaison. L'évidement intérieur55 est réalisé sous forme de méandres, de manière correspondanteà la figure3. Afin que les tronçons de ressorts présentent une longueur optimale, les extrémités 53a et53b des évidements extérieurs53 s'étendent jusqu'à proximité de la région de bordure radiale extérieure des surfaces de couverture37, ou respectivement des évidements55 de réalisation correspondante.

Comme on peut le voir de la représentation donnéeà titre d'exemple, les évidements53 et55 sont agencés sur trois cercles partiels concentriques. Grâceà cela, il en résulte un accroissement de surface pour la surface de serrage extérieure 49 restante, qui présente par conséquent une solidité accrue.

Claims

Revendications 1. Valve d'inversion, comprenant un corps de valve(39) qui sépare deux chambres de travail (Ila, Ilb) remplies avec un fluide, des ouvertures traversantes (35a,35b) étant réalisées dans le corps de valve et étant au moins partiellement recouvertes par un certain nombre de plaques de valve(29), la section de traversée des ouvertures traversantes étant commandée par une plaque d'inversion(3 1) en fonction de la direction de l'écoulement traversant, ladite plaque d'inversion comprenant des tronçons de ressorts (53c; 55c) qui S'étendent en direction périphérique, au moins une surface de couverture(37) et une surface de serrage (49;5 1), de manièreà précontraindre la plaque d'inversion(3 1) contre la valve d'inversionà l'extérieur des surfaces de couverture(37) et des tronçons de ressorts (53c; 55c), ladite au moins une surface de couverture(37) étant orientée vers au moins une ouverture traversante, ladite plaque d'inversion(3 1) présentant au moins un évidement(53 ; 55), et le tronçon périphérique de la plaque d'inversion qui est délimité par le point de départ et le point de terminaison (53a; 53b ; 55a; 55b) de l'évidement délimite les tronçons de ressorts, caractérisée en ce que l'évidement(53 ; 55) est réalisé sous forme de méandres dans la région des surfaces de couverture(37). 2. Valve d'inversion selon le préambule de la revendication1, caractérisée en ce qu'il est prévu deux évidements(53 ; 55) parmi lesquels un évidement(53) est réalisé de manière concentrique vis-à- vis du centre de la plaque d'inversion et en formant au moins une demi- spirale sur un tronçon de longueur(56), et l'évidement intérieur(55) est réalisé dans la zone de surface enfermée par le tronçon de longueur (56) de l'évidement(53) qui forme une demi-spirale, de sorte qu'au moins trois évidements concentriques(53 ; 55) s'étendent sur un tronçon périphérique, et d#-,"Iimitent le tronçon de ressort (54). 3. Valve d'inversion selon la revendication 2, caractérisée en ce que les évidements(53 ; 55) sont réalisés de manière symétrique par rapportà au moins une barrette de liaison(58) entre la surface de serrage extérieure (49) et la surface de surface de serrage intérieure(51). 4. Valve d'inversion selon la revendication3, caractérisée en ce que la barrette de liaison(58) est orientée de manière diamétrale vis-à-vis des surfaces de couverture(37).