FR2804735A1 - Soupape d'amortissement, en particulier pour un amortisseur d'oscillations - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une soupape d'amortissement, en particulier pour une unité à piston-et-cylindre remplie d'un fluide d'amortissement, comportant des canaux de passage (35a, 35b) séparés pour deux directions d'écoulement, les canaux de passage (35a, 35b) présentant une ouverture de sortie qui s'étend au moins en partie en direction périphérique qui est recouverte au moins en partie par au moins un disque de soupape (29). L'ouverture de sortie s'étendant en direction périphérique comprend une nervure qui s'étend radialement par rapport à une première direction d'écoulement du fluide d'amortissement depuis une arête de limitation, s'étendant en direction périphérique, de l'ouverture de sortie, et qui porte une surface d'appui de soupape pour le disque de soupape (29; 29a).
Description
L'invention concerne une soupape d'amortissement, en particulier pour une
unité à piston-et-cylindre remplie d'un fluide d'amortissement, comportant des canaux de passage séparés pour deux directions d'écoulement, les canaux de passage présentant une ouverture de sortie qui s'étend au moins en partie en direction périphérique qui est
recouverte au moins en partie par au moins un disque de soupape.
On connaît du document EP 275 368 B1 une soupape d'amortissement sous forme d'une soupape d'amortissement dans un piston, comportant des canaux de passage pour un fluide d'amortissement, les canaux de passage présentant une ouverture de sortie qui s'étend au moins en partie en direction périphérique et qui est recouverte au moins en partie par au moins un disque de soupape. L'avantage essentiel des canaux de passage s'étendant en direction périphérique ou du moins leurs ouvertures de sortie, c'est que l'on peut obtenir une section de sortie plus grande qui assure à son tour une caractéristique d'amortissement plutôt dégressive de la soupape d'amortissement. La soupape d'amortissement à piston selon le document EP 275 368 est constituée en un matériau fritté et on peut donc la construire avec une plus grande liberté qu'une soupape d'amortissement qui est réalisée en forme de disque, en une seule pièce et par estampage en partant d'un corps de base de la soupape d'amortissement, de sorte que les zones de corps de soupape d'amortissement surélevées sur un côté de la soupape d'amortissement correspondent à des renfoncements sur le côté de soupape axialement opposé. On connaît des soupapes d'amortissement de ce type, par exemple des documents DE 44 10 996 C 1, DE 197 35 249 C1 ou 197 35 248 A1, lesquelles disposent d'une pluralité de canaux de passage présentant une section circulaire. Au total, la somme des surfaces de section des ouvertures de sortie est nettement inférieure à celle d'une soupape d'amortissement selon le document EP 275 368 B1. Une transposition simple de la configuration des canaux de passage vers une soupape d'amortissement réalisée par estampage n'est pas possible, car les déformations effectuées lors de l'estampage sont soumises à des limites et par exemple la chambre annulaire illustrée dans la figure 1 ne se laisse
réaliser que difficilement dans une soupape d'amortissement estampée.
L'objectif sous-jacent à l'invention est de réaliser une soupape d'amortissement qui permet une caractéristique d'amortissement dégressive pour un niveau d'amortissement dans l'ensemble réduit. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par une soupape d'amortissement du type énoncé en introduction, caractérisée en ce que l'ouverture de sortie s'étendant en direction périphérique comprend une nervure qui s'étend radialement par rapport à une première direction d'écoulement du fluide d'amortissement depuis une arête de limitation, s'étendant en direction périphérique, de l'ouverture de sortie, et qui porte une surface d'appui de soupape pour ledit au moins un disque de soupape. L'ouverture de sortie s'étendant en direction périphérique permet de mieux exploiter la surface de la soupape d'amortissement par rapport à la maximisation de la surface sollicitée en pression au niveau des disques de soupape utilisés. Plus les ouvertures de sortie peuvent être réalisées avec de grandes dimensions, plus la caractéristique d'amortissement peut être dégressive, c'est-à-dire que l'on peut réaliser des niveaux d'amortissement d'autant plus bas. Lorsque l'on veut réaliser la caractéristique d'amortissement moins dégressive ou bien que l'on veut obtenir des niveaux d'amortissement plus élevés, on peut utiliser des disques de soupape qui présentent une épaisseur plus
importante et qui sont donc plus résistants à long terme.
Selon un autre développement avantageux, la nervure est réalisée sous forme d'un prolongement. Grâce à cette mesure, on atteint deux avantages. D'une part, il résulte un effet d'étranglement plus réduit dans le canal de passage et d'autre part, on obtient un corps de soupape
d'amortissement particulièrement léger.
Pour obtenir une répartition aussi uniforme que possible des surfaces d'appui pour les disques de soupape, la nervure est menée depuis une arête de limitation extérieure de l'ouverture de sortie radialement vers l'intérieur. On peut définir la nervure également depuis une arête de limitation intérieure de l'ouverture de sortie radialement vers l'extérieur, mais la réalisation d'une telle disposition de nervure en association avec des ouvertures de sortie trapézoïdales est moins avantageuse, car la distance latérale entre la nervure et les points d'extrémité latéraux de l'arête de limitation intérieure devrait être aussi
grande que possible pour un outil.
Pour se rapprocher encore plus du but d'une répartition aussi uniforme que possible de la surface d'appui, on prévoit d'agencer, radialement par rapport à une zone dans laquelle sont ménagées les ouvertures de sortie s'étendant en direction périphérique, au moins une surface d'appui de soupape, et d'agencer cette surface d'appui de soupape sur une ligne de référence radiale qui est réalisée en chevauchement avec
la nervure.
On obtient une fabrication particulièrement simple du corps de soupape d'amortissement lorsque l'ouverture de sortie d'un canal de passage dans le corps de soupape d'amortissement présente la même
section qu'une ouverture d'entrée du même canal de passage.
Ainsi, on prévoit de réaliser le corps de soupape d'amortissement en forme de disque, en une seule pièce et par estampage en partant d'un corps de base de la soupape d'amortissement, de sorte que les zones de corps de soupape d'amortissement surélevées sur un côté de la soupape d'amortissement correspondent à des renfoncements sur le côté de soupape axialement opposé. En particulier dans ce procédé de fabrication, on prévoit avantageusement des surfaces d'estampage
sensiblement verticales.
On peut assurer un soutien particulièrement bon du disque de soupape lorsque l'ouverture de sortie est entourée par une surface d'appui de
soupape réalisée sous forme de barrette périphérique.
Pour maximiser autant que possible la surface efficace sollicitée en pression sur le disque de soupape, on prévoit que la barrette périphérique de l'ouverture de sortie s'étende, pour la première direction d'écoulement, radialement à l'extérieur de la zone du corps de base de la soupape d'amortissement, laquelle porte sur la face arrière de la nervure la surface d'appui de soupape pour le disque de soupape
de la seconde direction d'écoulement.
Dans ce qui suit, on expliquera l'invention plus en détails en se
rapportant à la description des figures. Celles-ci montrent:
figure 1, une unité à piston-et-cylindre en vue d'ensemble; figure 2, une soupape d'amortissement dans le piston, en coupe; figures 3a à 3c, des vues de détail du piston; et
figures 4a à 4c, des modifications du piston selon les figures 3a à 3c.
La figure 1 montre à titre d'exemple une unité à piston-et-cylindre 1
réalisée sous forme d'un amortisseur d'oscillations à tube unique.
Fondamentalement, on peut appliquer l'invention également dans d'autres unités à piston-et-cylindre, comme par exemple dans des
ressorts à gaz ou similaires.
L'amortisseur d'oscillations à tube unique 1 est constitué essentiellement par un tube de pression 3 dans lequel est agencé un piston 5 axialement mobile sur une tige de piston 7. Sur le côté sortie de la tige de piston 7, un guidage de tige de piston 9 referme une chambre de travail 11 remplie d'un fluide d'amortissement, laquelle est séparée par un piston de séparation 13 vis-à-vis d'une chambre à gaz
qui présente du côté extrémité un fond 17 avec un oeillet 19.
Lors d'un mouvement de la tige de piston, le fluide d'amortissement est refoulé à travers les soupapes d'amortissement 21 dans le piston 5. Une bague de piston 23 qui recouvre une surface périphérique 25 du piston empêche un écoulement du fluide latéralement autour du piston. La figure 2 montre le piston sous forme d'une soupape d'amortissement comportant une valve de commutation 27 qui est constituée dans ce mode de réalisation par un disque d'étranglement 29 en association avec un disque de commutation 31. Au moins une section d'étranglement 33 orientée vers un canal de passage 35a est ménagée dans le disque d'étranglement; la ou les sections d'étranglement sont recouvertes par une surface de couverture 37 du disque de commutation 31. Fondamentalement, on peut appliquer l'invention également dans une soupape de fond d'un amortisseur d'oscillations ou
encore dans un autre cas d'application.
La valve de commutation 27 fait partie de la soupape d'amortissement 21 dans le piston 5 de l'amortisseur d'oscillations qui comprend un corps de soupape d'amortissement 39 qui relie les deux chambres de travail la et l lb via les canaux de passage 35a; 35b séparés pour deux directions d'écoulement. Les canaux de passage débouchent sur des surfaces d'appui de soupape 41 sur lesquelles s'appuie le disque d'étranglement dans sa zone extérieure. Dans la zone radialement intérieure, une bague d'appui 43 est posée ou pressée dans le corps de soupape d'amortissement, dont la surface d'appui se trouve exactement dans le même plan avec les surfaces d'appui de soupape 41, de sorte que le disque d'étranglement est plan sur toute sa surface. Le centrage du disque d'étranglement s'effectue par l'intermédiaire du diamètre intérieur sur un tenon de la tige de piston 7. Le cas échéant, la bague d'appui 43 est usinée à la hauteur prévue, conjointement avec la surface d'appui de soupape 41 (voir figures 3 et 4), dans une seule étape de travail. Le disque d'étranglement peut se déformer élastiquement, et la zone extérieure appuyée sur les surfaces d'appui de soupape peut se soulever, tandis que la zone intérieure est fixée sur le tenon de tige de piston via une bague de serrage 43 en association avec
un disque de butée 47.
Le disque de commutation reposant sur le disque d'étranglement 29 dispose de surfaces de serrage intérieure et extérieure 49; 51 radialement à l'intérieur et à l'extérieur de la surface de couverture 37, lesquelles sont séparées par des évidements appropriés 53; 55, grâce à quoi la surface de couverture peut se soulever élastiquement depuis la
surface d'appui de soupape en direction axiale du corps de soupape.
Les languettes élastiques du disque de commutation assurent une fermeture sûre des sections d'étranglement 33 lors d'une inversion de la direction de mouvement. Pour centrer le disque de commutation, on utilise son diamètre intérieur qui attaque également la bague de serrage. En ce qui concerne la réalisation concrète du disque de commutation, on se réfère au document DE 199 23 927, qui n'a pas été
io publié antérieurement.
Pour que le mouvement de soulèvement de la surface de couverture du disque de commutation soit limité, on pose un disque de retenue 57 sur les surfaces de serrage 49; 51, qui est précontraint à son tour par un is élément élastique 59, en l'occurrence un ressort Belleville. Le disque de retenue 57 dispose, au moins dans la zone de la surface de couverture 37 du disque de commutation 31, d'une rainure 61 qui procure l'espace libre nécessaire pour le mouvement de soulèvement de la surface de couverture, voir la demi-coupe de gauche. Des segments de guidage 63 faisant office de guidage radial sont formés sur le diamètre intérieur du disque de retenue en direction du disque de butée 47. Dans l'autre direction sont prévus des segments à coopération de formes 65 qui traversent le disque de commutation et le disque d'étranglement et qui s'engagent dans un profilé complémentaire 67 du corps de soupape, ledit profilé étant adapté aux segments de raccordement. Au fond 69 de la rainure 61 sont ménagées des liaisons d'écoulement 71 qui relient la rainure à la chambre de travail supérieure lia, les liaisons d'écoulement se trouvant à l'extérieur de la surface de
l'élément élastique 59.
Lors d'un afflux du fluide d'amortissement vers la valve de commutation 27 depuis la chambre de travail l1b à travers les canaux de passage 35a, appelé également première direction d'écoulement, le disque d'étranglement est sollicité en pression sur la section des canaux de passage. De faibles forces de pression ne peuvent pas faire soulever le disque d'étranglement depuis les surfaces d'appui de soupape à l'encontre de la force de l'élément élastique 59. Dans ces cas, seule la surface de couverture 37 du disque de commutation qui est précontrainte sur la section des ouvertures préalables 33 est soulevée à l'encontre d'une très faible force élastique depuis le disque d'étranglement, de sorte que le fluide d'amortissement peut s'écouler dans la rainure 61 et puis à travers les liaisons d'écoulement 71 jusque
dans la chambre de travail 1 la.
Lorsque des forces de pression légèrement plus grandes apparaissent, le disque d'étranglement se soulève dans la zone des surfaces d'appui, suite à quoi la soupape 21 devient efficace. Le disque de commutation s et le disque de retenue sont également soulevés. Lors d'une direction d'écoulement inversée, que l'on considère également comme seconde direction d'écoulement, la surface de couverture est poussée sur le disque d'étranglement par l'effet élastique du disque de commutation ainsi que par la pression dans la rainure 61, de sorte que le fluide d'amortissement ne peut s'écouler qu'à travers les canaux de passage b dans la chambre de travail 1 lb. La disposition du piston d'un disque de commutation est donnée à titre d'exemple. Dans d'autres dispositions, on peut également renoncer à un disque de commutation et mettre en place, des deux côtés du piston, des disques de soupape individuels ou plusieurs disques de soupape
présentant une constante de rappel quelconque.
Les figures 3a à 3c montrent le corps de soupape d'amortissement 39 en détail. Le corps de soupape d'amortissement possède un corps de base 39a qui présente les renfoncements réalisés par estampage sur un côté, lesquels correspondent à des surfaces d'appui de soupape surélevées sur le côté arrière. Les canaux de passage 35a; 35b dans le corps de soupape d'amortissement 39 ou leurs ouvertures de sortie sont entouré(e)s par une barrette 73a; 73b. L'ouverture de sortie comprend radialement à l'intérieur et à l'extérieur une arête de limitation 75a; 75i qui s'étend en direction périphérique. En partant de l'arête de limitation a qui s'étend radialement à l'extérieur, le corps de base de piston dispose d'une nervure 77 dirigée radialement vers l'intérieur. Comme on le voit dans la figure 3a, la barrette s'étend le long de l'arête de limitation de la nervure et elle est réalisée seulement sous forme de prolongement de la nervure. La barrette forme une surface d'appui de
soupape 41sa pour au moins un disque de soupape 29 (voir figure 2).
Les barrettes sont visibles sous forme de soyages 79 sur le côté arrière
respectif du corps de base de piston.
Les surfaces d'appui de soupape 41sa pour les disques de soupape 29 pour le passage du fluide d'amortissement en direction de pression sont
illustrées en hachures, la tige de piston étant rétractée dans le cylindre.
Comme on le voit, les tronçons de la barrette côté extérieur qui s'étendent en direction périphérique présentent approximativement la même taille que la surface d'appui de soupape au niveau de l'ouverture de sortie pour l'autre direction d'écoulement. Le tronçon de barrette sur la nervure radiale 77 est destiné à empêcher que le disque de soupape 29 soit déformé dans le canal de passage lorsque la tige de piston se déploie hors du cylindre, en raison de la pression accumulée sur la face supérieure. La figure 3b montre le piston dans la position de montage selon la
figure 2.
La figure 3c montre une surface d'appui 81 estampée en surélévation qui correspond au volume du renfoncement de la bague d'appui enfoncée 43 en somme avec le profilé complémentaire 67. Pour le disque de soupape 29a (voir figure 2), l'ouverture de sortie du canal de passage 35b est également entourée par une barrette 73b qui représente une surface d'appui de soupape 41sa. De plus, on dispose d'une surface d'appui de soupape 41z en forme de tenon qui est agencée sur la nervure 77 dirigée radialement vers l'intérieur. Le volume de matière pour la surface d'appui de soupape 41z en forme de tenon est formé par un estampage 83 en forme de trou borgne qui est visible dans la figure 3a. La surface d'appui de soupape 41z en forme de tenon est orientée vers la surface d'appui intérieure 81 de telle sorte qu'une saillie 85 qui correspond à la part volumique du profilé complémentaire 67 et la surface d'appui de soupape 81 en forme de tenon se situent sur une ligne de référence radiale commune 87. La barrette périphérique 73b du canal de passage 35b et la surface d'appui 41z en forme de tenon supportent uniformément le disque de soupape 29a et elles empêchent, lors d'un afflux du fluide d'amortissement depuis la chambre de travail 1 lb, que le disque de soupape 29a soit déformé dans les canaux de
passage 35a.
L'exemple de réalisation du corps de soupape d'amortissement 39 selon les figures 4a à 4c se distingue de la variante selon les figures 3a à 3c par le fait que la barrette périphérique 73a de l'ouverture de sortie pour le canal de passage 35a s'étend radialement à l'extérieur d'une partie de la nervure 77 qui porte, sur le côté arrière de la nervure 77, la surface d'appui de soupape 41z en forme de tenon. Pour une meilleure comparaison, une ouverture de passage respective est illustrée avec la nouvelle caractéristique. Les autres ouvertures de passage correspondent à celles de la réalisation selon les figures 3a à 3c. On considère comme surface de section sollicitée en pression le canal de passage en sus de la surface de la nervure, grâce à quoi on obtient une plus forte caractéristique dégressive et dans l'ensemble une réduction de la force d'amortissement de la soupape d'amortissement pour une direction d'écoulement du fluide d'amortissement depuis la chambre de
travail 1 lb dans la chambre de travail 1 la.
iO
Claims (8)
1. Soupape d'amortissement, en particulier pour une unité à piston-et-
cylindre remplie d'un fluide d'amortissement, comportant des canaux de passage (35a, 35b) séparés pour deux directions d'écoulement, les canaux de passage présentant une ouverture de sortie qui s'étend au moins en partie en direction périphérique et qui est recouverte au moins en partie par au moins un disque de soupape (29; 29a), caractérisée en ce que l'ouverture de sortie s'étendant en direction périphérique comprend une nervure (77) qui s'étend radialement par rapport à une première direction d'écoulement du fluide d'amortissement depuis une arête de limitation (75a), s'étendant en direction périphérique, de l'ouverture de sortie, et qui porte une surface d'appui de soupape (41sa; 41z) pour ledit au moins un disque de
soupape (29; 29a).
2. Soupape d'amortissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la nervure (77) est réalisée radialement vers l'intérieur depuis
l'arête de limitation extérieure (75a) de l'ouverture de sortie.
3. Soupape d'amortissement selon la revendication 1, caractérisée en ce
que la nervure (77) est réalisée sous forme d'un prolongement.
4. Soupape d'amortissement selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'il est prévu, radialement par rapport à une zone dans laquelle sont ménagées les ouvertures de sortie s'étendant en direction périphérique, au moins une surface d'appui de soupape (85), et en ce que cette surface d'appui de soupape (85) est agencée sur une ligne de référence
radiale (87) qui est réalisée en chevauchement avec la nervure (77).
5. Soupape d'amortissement selon l'une quelconque des revendications
1 à 4, caractérisée en ce que l'ouverture de sortie d'un canal de passage (35a, 35b) dans le corps de soupape d'amortissement (39) présente la même section qu'une ouverture d'entrée du même canal de passage
(35a, 35b).
6. Soupape d'amortissement selon l'une quelconque des revendications
1 à 5, caractérisée en ce que le corps de soupape d'amortissement (39) est réalisé en forme de disque, en une seule pièce et par estampage en partant d'un corps de base (39a) de la soupape d'amortissement, de sorte que les zones du corps de soupape d'amortissement (73a; 73b; 41z, 85; 81) surélevées sur un côté de la soupape d'amortissement
correspondent à des renfoncements (67; 79; 83) sur le côté de soupape axialement opposé.
7. Soupape d'amortissement selon l'une quelconque des revendications
1 à 6, caractérisée en ce que l'ouverture de sortie est entourée par une surface d'appui de soupape (41 sa; 41 sb) réalisée sous forme de
barrette périphérique (73a; 73b).
8. Soupape d'amortissement selon la revendication 7, caractérisée en ce que la barrette périphérique (41sa) de l'ouverture de sortie s'étend, pour la première direction d'écoulement, radialement à l'extérieur de la zone du corps de base de la soupape d'amortissement, laquelle porte, sur la face arrière de la nervure (77), la surface d'appui de soupape (41z)
pour le disque de soupape (29a) de la seconde direction d'écoulement.
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