FR3102522A1 - Porte-diaphragme pour amortisseur de type oléopneumatique - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un porte-diaphragme pour amortisseur de type oléopneumatique, comprenant un corps tubulaire réalisé en matière thermoplastique ayant une première extrémité agencée pour porter un diaphragme pourvu d’orifices de restriction d’écoulement et une deuxième extrémité opposée définissant un fond agencé pour supporter des efforts de pression. Selon l’invention, chacune des deux extrémités est pourvue d’un élément de renforcement mécanique localisé formant une butée axiale agencée pour permettre une sollicitation en traction du corps tubulaire. FIGURE DE L’ABREGE : Fig.3

Description

 Porte-diaphragme pour amortisseur de type oléopneumatique
La présente invention concerne le domaine de l’amortissement hydraulique et plus particulièrement un porte-diaphragme pour amortisseur de type oléopneumatique équipant notamment, bien que non exclusivement, des atterrisseurs d’aéronef.
ARRIERE PLAN DE L’INVENTION
Un atterrisseur d’aéronef comporte en général un amortisseur oléopneumatique qui permet d’assurer la stabilisation et le contrôle des mouvements de l’aéronef, en particulier lors des phases de roulage et d’atterrissage. L’amortisseur oléopneumatique comprend un caisson dans lequel une tige est montée pour coulisser. La tige porte à son extrémité inférieure un balancier sur lequel est montée une pluralité de roues permettant à l’aéronef de reposer sur le sol.
Le caisson et la tige définissent ensemble un volume interne séparé en deux chambres par un diaphragme. L’une des chambres est remplie d’un fluide hydraulique tandis que l’autre chambre est remplie du même fluide hydraulique et d’un gaz sous pression. Le diaphragme comporte des orifices calibrés au travers desquels le fluide hydraulique peut passer en subissant une résistance hydraulique.
Le diaphragme est traditionnellement porté par un tube porte-diaphragme solidaire d’un fond du caisson. Le tube porte-diaphragme est dimensionné pour ne pas flamber sous la pression exercée par le fluide hydraulique sur le diaphragme, notamment lors des phases d’atterrissage de l’aéronef.
Dans certains atterrisseurs, comme par exemple ceux équipant l’Airbus A320, le tube porte-diaphragme est en outre agencé pour assurer une retenue de la partie inférieure du train portant les roues qui, sous l’effet de la gravité, tend à étirer l’amortisseur lorsque l’aéronef est en vol train sorti.
Ainsi, les tubes porte-diaphragmes sont en général réalisés en métal. Néanmoins, la fabrication de tels tubes porte-diaphragmes implique des opérations d’usinage couteuses et longues. Qui plus est, la fabrication par usinage impose des épaisseurs minimales de voile qui empêchent de réduire la masse des tubes porte-diaphragmes en métal alors qu’ils sont bien souvent surdimensionnés au vu des efforts qu’ils subissent.
On connaît du document FR-A-2 999 528 des tubes porte-diaphragmes réalisés en matière thermoplastique permettant de diminuer la masse et le temps de fabrication des tubes porte-diaphragmes.
Cependant, si la fabrication par injection permet d’optimiser les formes des tubes porte-diaphragmes pour notamment en diminuer la masse, elle limite par ailleurs leurs performances mécaniques nécessaires au bon fonctionnement de l’amortisseur, et en particulier à la retenue du balancier. En effet, un tube porte-diaphragme en matière plastique dont la structure serait optimisée pour en améliorer les performances comporteraient des zones confinées qu’il serait difficile voire impossible de réaliser par injection.
OBJET DE L’INVENTION
L’invention a donc pour objet de proposer un porte-diaphragme permettant d’obvier au moins en partie aux inconvénients précités.
A cet effet, on propose un porte-diaphragme pour amortisseur de type oléopneumatique, comprenant un corps tubulaire réalisé en matière thermoplastique. Le corps tubulaire a une première extrémité agencée pour porter un diaphragme pourvu d’orifices de restriction d’écoulement, et une deuxième extrémité opposée définissant un fond agencé pour supporter des efforts de pression.
Selon l’invention, chacune des deux extrémités est pourvue d’un élément de renforcement mécanique localisé formant une butée axiale agencée pour permettre une sollicitation en traction du corps tubulaire.
Les éléments de renforcement mécanique permettent d’éviter d’avoir des surépaisseurs localisées du matériau thermoplastique constituant le reste du porte-diaphragme. Ceci facilite la fabrication du porte-diaphragme et limite le poids de celui-ci. En outre, on peut choisir pour l’insert un matériau plus approprié pour supporter des efforts localisés que ne le serait le matériau thermoplastique choisi pour satisfaire d’autres contraintes. On exploite ainsi au mieux les caractéristiques mécaniques du matériau thermoplastique constituant le corps tubulaire.
L’agencement d’éléments de renforcement mécanique aux extrémités du corps tubulaire permet de simplifier la fabrication du porte-diaphragme tout en lui garantissant des performances mécaniques nécessaires au bon fonctionnement de l’amortisseur.
De manière particulière, au moins l’un des éléments de renforcement mécanique est en métal, de préférence en acier ou en aluminium.
Selon une caractéristique particulière, l’élément de renforcement mécanique agencé à la première extrémité du corps tubulaire est rapporté par vissage sur ledit corps tubulaire.
De manière particulière, l’élément de renforcement mécanique agencé à la première extrémité du corps tubulaire définit un couvercle comprenant une partie tubulaire qui est engagée sur la première extrémité du corps tubulaire et qui a une extrémité libre formant la butée axiale.
De manière particulière, l’élément de renforcement mécanique agencé à la première extrémité du corps tubulaire comprend une paroi obturant le corps tubulaire et dans laquelle est agencé au moins un orifice de restriction de telle manière que ladite paroi forme le diaphragme.
Selon une autre caractéristique particulière, l’élément de renforcement mécanique agencé à la deuxième extrémité du corps tubulaire comprend une chape agencée pour articuler le porte diaphragme à une structure de support.
L’invention concerne également un amortisseur de type oléopneumatique comprenant un tel porte-diaphragme.
L’invention concerne aussi un atterrisseur d’aéronef comprenant un tel amortisseur.
L’invention concerne en outre un aéronef comprenant un tel atterrisseur.
L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels :
la figure 1 est une vue en coupe schématique d’un amortisseur d’atterrisseur d’aéronef connu en soi comprenant un porte-diaphragme ;
la figure 2 est une vue en coupe axiale d’un porte-diaphragme connue en soi, réalisé en acier ;
la figure 3 est une vue en coupe axiale d’un porte-diaphragme selon un mode de réalisation particulier de l’invention.
La figure 1 représente un amortisseur d’atterrisseur d’aéronef de type oléopneumatique. De façon connue en soi, l’amortisseur comporte un caisson 1 dans lequel une tige 2 est montée pour coulisser selon un axe X vertical entre une position rentrée et une position sortie. Une extrémité inférieure de la tige 2 est agencée pour recevoir un essieu ou un bogie portant une ou plusieurs roues.
Un diaphragme 3 sépare l’intérieur du caisson 1 en une première chambre C1 remplie d’un fluide hydraulique F et d’un gaz G sous pression et une deuxième chambre C2 remplie de fluide hydraulique F. Le diaphragme 3 est porté par une extrémité inférieure d’un porte-diaphragme 4 sensiblement tubulaire s’étendant selon l’axe X, tandis qu’une extrémité supérieure du porte-diaphragme 4 est directement rapportée sur un plafond du caisson 1.
La deuxième chambre C2 est par ailleurs délimitée par un fond 5 rapporté dans la tige 2. Sous le fond 5 s’étend une troisième chambre C3 remplie de fluide hydraulique F et une quatrième chambre C4 remplie de gaz G sous pression. La troisième chambre C3 et la quatrième chambre C4 sont séparées par un piston séparateur 6.
Le diaphragme 3 et le fond 5 sont pourvus d’orifices calibrés permettant au fluide hydraulique F de passer respectivement de la deuxième chambre C2 à la première chambre C1 et de la deuxième chambre C2 à la troisième chambre C3. Tout ceci est bien connu et n’est rappelé qu’à titre d’illustration.
La figure 2 illustre un porte-diaphragme 14, connu en lui-même, réalisé entièrement en métal. Le porte-diaphragme 14 diffère de celui présenté à la figure 1 en ce qu’il est agencé pour assurer une retenue de la tige 2 lorsque celle-ci est en position sortie.
Ainsi, une extrémité supérieure du porte-diaphragme 14 comprend une portée cylindrique 10 agencée pour pouvoir s’ajuster dans une portée cylindrique homologue ménagée dans le caisson 1, et un épaulement 11 externe disposé en aval de la portée cylindrique 10 et venant en appui contre un redan dudit caisson 1. La portée cylindrique 10 comporte une gorge agencée pour recevoir un joint d’étanchéité 12, et un orifice 13 d’introduction de gaz G dans l’amortisseur.
Par ailleurs, deux chapes 15 asymétriques s’étendent en saillie de l’extrémité supérieure du porte-diaphragme 14 et permettent de monter le porte-diaphragme 14, et donc l’amortisseur, de manière articulée sur une structure S de l’aéronef via un axe non représenté ici.
Une extrémité inférieure du porte-diaphragme 14 comporte une portée cylindrique 16 adaptée à venir coulisser dans une portée de centrage de la tige 2. La portée cylindrique 16 comprend une gorge agencée pour recevoir un patin de centrage 17 et forme une butée axiale contre laquelle vient s’appuyer un redan de la tige 2 lorsque ladite tige 2 est en position sortie. Un tel agencement de la portée cylindrique 16 permet à la tige 2 de solliciter en traction le porte-diaphragme 14 dont l’extrémité supérieure est montée articulée sur la structure S de l’aéronef.
La figure 3 illustre un porte-diaphragme 24 selon un mode de réalisation particulier de l’invention. Le porte-diaphragme 24 comprend un corps 20 sensiblement tubulaire renforcé en partie centrale par des raidisseurs longitudinaux 21 répartis régulièrement à l’extérieur du corps 20. Les raidisseurs 21 longitudinaux courent le long de la partie courante parallèlement à l’axe X et en saillie radiale vers l’extérieur. Le corps 20 est réalisé en matière thermoplastique, de préférence du polyétheréthercétone comportant des fibres de carbone courtes. La densité d’une telle matière est de l’ordre de 1,4, à comparer avec la densité d’un alliage léger de l’ordre de 2,8 et celle de l’acier de l’ordre de 7,8. Le corps 20 est de préférence obtenu par injection dans un moule, ce qui permet d’obtenir une pièce ayant des parois dont l’épaisseur est maitrisée sur toute la longueur de ladite pièce et ne nécessitant aucune reprise. Tout ceci concourt à abaisser la masse du porte-diaphragme ainsi que son coût de revient.
Le corps 20 est en partie supérieure de forme évasée pour se finir sur une portée de centrage 22 externe de forme cylindrique qui comporte une gorge annulaire dans laquelle est logé un joint d’étanchéité 23 en appui contre la surface interne du caisson 1. La partie supérieure du corps 20 comprend une face terminale annulaire en contact avec un épaulement annulaire du caisson 1 pour former une butée axiale permettant une mise en traction du corps 20 avec une éventuelle prétension dudit corps 20 afin d’éviter tout décollement de la face terminale avec l’épaulement du caisson 1.
Par ailleurs, l’extrémité supérieure du corps tubulaire comprend également une portée de centrage 25 interne dans laquelle est rapporté un premier élément 26 de renforcement mécanique de forme globalement cylindrique. Le premier élément 26 de renforcement mécanique comprend en partie inférieure un épaulement externe 26.1 venant s’appuyer sur un redan du corps 20 pour empêcher toute sortie dudit premier élément 26 par l’extrémité supérieure du corps 20. Le premier élément 26 comprend ici en partie supérieure une chape 26.2 s’étendant en saillie du corps 20. La chape 26.2 permet d’articuler le porte-diaphragme 24, et donc l’amortisseur, sur la structure S de l’aéronef via un axe non représenté ici.
De manière similaire au porte-diaphragme 14, le premier élément 26 comprend également un orifice 26.3 d’introduction du gaz G dans l’amortisseur.
Le premier élément 26 est ici réalisé en métal, de préférence en acier ou en aluminium.
Le corps 20 comprend en partie inférieure une portion filetée extérieurement sur laquelle un deuxième élément 27 de renforcement mécanique est vissé. Le deuxième élément 27 forme un couvercle de contour circulaire et dont une partie tubulaire 27.1 est filetée intérieurement pour coopérer avec la portion filetée du corps 20.
La partie tubulaire 27.1 présente un diamètre extérieur supérieur à celui du corps 20 de sorte qu’une extrémité libre 27.2 de ladite partie tubulaire 27.1 forme une butée axiale contre laquelle peut s’appuyer un redan de la tige 2.
Le deuxième élément 27 est par ailleurs pourvu de deux orifices de restriction d’écoulement 27.3 de diamètre sensiblement identique aux travers desquels le fluide hydraulique F est destiné à s’écouler. Le deuxième élément 27 forme ainsi un diaphragme.
Le deuxième élément 27 est en outre pourvu d’un orifice central 27.4 de passage d’un pointeau de dosage non représenté ici.
Tout comme le premier élément 26, le deuxième élément 27 est ici réalisé en métal, de préférence en acier ou en aluminium.
Les premier et deuxième éléments 26, 27 de renforcement mécanique permettent à la tige 2 de solliciter le corps 20 tubulaire du porte-diaphragme 24 essentiellement en traction et donc d’exploiter au mieux les caractéristiques mécaniques du matériau thermoplastique constituant ledit corps 20 tubulaire.
Par ailleurs, l’assemblage des premier et deuxième éléments 26, 27 sur le corps 20 en matière thermoplastique permet de simplifier la fabrication du porte-diaphragme et d’en limiter sa masse, tout en proposant les performances mécaniques d’un porte-diaphragme entièrement réalisé en métal, comme le porte-diaphragme 14 illustré à la figure 2.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications.
Bien que le deuxième élément 27 de renforcement mécanique soit ici rapporté vissé sur le corps 20 tubulaire, d’autres types de fixation peuvent être envisagés (boulonnage, goupillage, collage…).
La géométrie et les dimensions des premier et deuxième éléments 26, 27 de renforcement mécanique peuvent être différentes de celles illustrées.
Le premier élément 26 peut avoir la forme d’un couvercle ayant une partie tubulaire vissée sur l’extrémité supérieure du corps 20, ledit couvercle comprenant une portion de surface annulaire formant une butée axiale pour prendre appui contre l’épaulement du caisson 1 et étant pourvu d’au moins une chape pour son articulation à la structure.
Le deuxième élément 27 peut avoir la forme d’une bague entourant l’extrémité du corps tubulaire 20, le diaphragme étant formé par une pièce séparée.

Claims (9)

  1. Porte-diaphragme (24) pour amortisseur de type oléopneumatique, comprenant un corps tubulaire (20) réalisé en matière thermoplastique ayant une première extrémité agencée pour porter un diaphragme pourvu d’orifices de restriction d’écoulement et une deuxième extrémité opposée définissant un fond agencé pour supporter des efforts de pression, chacune des deux extrémités étant pourvue d’un élément de renforcement mécanique (26, 27) localisé formant une butée axiale agencée pour permettre une sollicitation en traction du corps tubulaire (20).
  2. Porte-diaphragme (24) selon la revendication 1, dans lequel l’un au moins des éléments de renforcement mécanique (26, 27) est en métal, de préférence en acier ou en aluminium.
  3. Porte-diaphragme (24) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément de renforcement mécanique (27) agencé à la première extrémité du corps tubulaire (20) est rapporté par vissage sur ledit corps tubulaire (20).
  4. Porte-diaphragme (24) selon la revendication 3, dans lequel l’élément de renforcement mécanique (27) agencé à la première extrémité du corps tubulaire (20) définit un couvercle comprenant une partie tubulaire (27.1) qui est engagée sur ladite première extrémité et qui a une extrémité libre formant la butée axiale.
  5. Porte-diaphragme (24) selon la revendication 4, dans lequel l’élément de renforcement mécanique (27) agencé à la première extrémité du corps tubulaire (20) comprend une paroi obturant le corps tubulaire (20) et dans laquelle est agencé au moins un orifice de restriction de telle manière que ladite paroi forme le diaphragme.
  6. Porte-diaphragme (24) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément de renforcement mécanique (26) agencé à la deuxième extrémité du corps tubulaire (20) comprend une chape (26.2) agencée pour articuler le porte-diaphragme (24) sur une structure (S) de support.
  7. Amortisseur de type oléopneumatique comprenant un porte-diaphragme (24) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  8. Atterrisseur d’aéronef comprenant un amortisseur de type oléopneumatique selon la revendication 7.
  9. Aéronef comprenant un atterrisseur selon la revendication 8.
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