Brevet FR2236130A1 — publié le 19750131

La présente invention, concernant surtout la suspension des véhicules, est plus spécifiquement relative à des soupapes de commande de l'écoulement d'un liquide, de la forme générale qui comprend un organe élastique annulaire formant clapet, qui coopère sur ses périphéries respectives, intérieure et extérieure, avec des sièges fixes de clapet annulaire, intérieur et extérieur, qui se font face. De telles soupapes sont fréquemment employées comme soupapes d'amortissement pour des ensembles à piston et cylindre, par exemple dans des éléments de suspension télescopiques pour véhicules. Dans un tel cas, la-périphérie intérieure de l'organe clapet peut être détachée de son siège par l'action d'une différence de pression agissant sur elle, pour permettre un écoulement contrôlé et relativement restreint de liquide en franchissant le siège de soupape intérieur, tandis qu'une différence de pression agissant en sens inverse détache de son siège la périphérie extérieure de l'organe clapet, pour permettre un écoulement de liquide relativement non restreint en sens opposé. La présente invention fournit une soupape de la forme générale qui a été exposée dans l'introduction, comportant des caractéristiques de construction nouvelles pour commander l'écoulement d'un liquide, franchissant le siège de soupape intérieur. Dans chacun des modes de réalisation qui sont décrits ci-après, l'organe clapet annulaire s'adapte étroitement à sa périphérie intérieure sur un moyen de guidage central, de façon à etre positionné étroitement suivant le sens radial sur tout l'écart de-la périphérie intérieure de l'or- gane clapet -entre une position de fermeture contre le siège intérieur de clapet et une position d'ouverture complète contre la butée de limitation, le moyen de guidage présentant un ou plusieurs orifices, dirigés latéralement, qui conduisent à un ou plusieurs conduits axiaux, les orifices et conduits étant dimensionnés de façon que le point d'étranglement maximum pouvant geler 11 écoulement à travers les orifices et les conduits, pour toute position d'ouverture de l'organe clapet, soit défini par la partie d'entrée de l'orifice ou des orifices decouverte par ltécart de la périphérie intérieure à partir du siège de clapet intérieur Cette caractéristique, ainsi que d'autres de 1 'in- vention, sont complètement expliquéa par la description ciaprès, donnée à titre d'exemple non limitatif, de trois formes de soupapes d'amortisseur à piston, toutes conformes à l'invention, qui sont représentées en section transversale axiale sur le dessin ci-annexé, Dans chacun des modes de réalisation représentés, une tige de piston 1 porte un piston 2 pourvu d'une soupape d'amortisseur pour commander l'écoulement du liquide à travers le piston en service.La soupape d'amortisseur comprend a, un organe annulaire élastique 3 formant clapet qug,a à l'état libre, une forme tronconique ou évasée et qui est précontraint, dans la forme aplatie représentée, par son appui sur les sièges de clapet respectifs, intérieur et extérieur, se faisant face dans des directions axiales opposées. Le siège de clapet extérieur 4 est constitué par un bord annulaire continu que comporte la surface supérieure du piston et le siège intérieur 5, par un épaulement dirigé vers le bas,qui est formé sur la tige de piston 1 ou sur une pièce portée par la tige de piston. La tige 1 porte un arrêt ou butée annulaire 6 pour limiter le déplacement de la périphérie extérieure du clapet 3. Dans le piston lui-m8me on a ménagé un certain nombre de trous de traversée 7 d'assez grand diamètre. D'après la description précédente, on comprend que le passage du liquide vers le haut à travers le piston est permis par les trous 7 et par le déplacement de la périphérie extérieure du clapet 3 depuis le siège extérieur 4, ce déplacement ouvrant un passage annulaire libre entre le clapet et le siège, de sorte le liquide s'écoule à travers ce passage, puis à travers l'intervalle annulaire existant entre lapériphérie extérieure de la butée 6 et l'intérieur du cylindre (non représenté) dans lequel le piston se déplace. L'écoulement dans ce sens s'effectue à l'encontre d'une résistance relativement faible. La disposition est très simple et stre et cependant se prête à lune commande étroite des caractéristiques de fonctionnement, qui conduit à son tour à une certaine cohérence entre les différentes jambes de suspension d'un véhicule. L'écoulement en sens inverse est réglé par le déplacement de la périphérie intérieure du clapet 7 par rapport au siège intérieur 5. Pans la soupape représentée sur la figure 1, le siège intérieur 5 est prévu sur la tige de piston 1, la portion de tige qui a un diamètre à section réduite, immédiatement au voisinage du siège, formant un moyen de guidage central, avec lequel la périphérie intérieure du clapet ne présente qu'un aeu de fonctionnement minimal. Dans cette partie de la tige on a ménagé un certain nombre d'orifices 9 (quatre dans le cas présent), dirigés latéralement, qui débouchent dans un conduit d'écoulement axial 10 de grand diamètre, qui est ouvert à son extrémité inférieure en dessous du piston. Ainsi qu'on l'-a représenté, les orifices 9 sont dirigés radialement, mais on pourrait les orienter à la manière d'une corde et/ou avec un certain angle par rapport à la direction axiale. En fonctionnement, lorsqu'une différence de pression suffisante agit vers le bas sur le clapet 3, sa périphé- rie intérieure s'écarte du siège 5 pour s'ouvrir sur un intervalle annulaire, limité de son coté radialement intérieur, par les moyens de guidage central, clest-à-dire par la surface cylindrique adjacente de la tige de piston, cette surface étant interrompue par les portions supérieures découvertes des orifices 9.Comme la périphérie intérieure du clapet est rendue pratiquement étanche à 1 encontre d'un écoulement du liquide par des portions non perforées de la tige de piston, le seul trajet disponible pour 1 1écoulement du liquide s'effectue par les portions découvertes des orifices 9, dloù il résulte que la surface d'écoulement totale disponible est directement proportionnelle au déplacement de la périphérie de clapet intérieure à partir du siège intérieur. les orifices 9 ont une section transversale constante et le conduit axial 10 est suffisamment grand pour assurer qu'il n'y ait pas d'étranglement en aval des portions découvertes des ori fiches 9 le déplacement de la périphérie du clapet intérieur est limité par l'appui de la périphérie contre la surface supérieure du piston 2. Les caractéristiques d'étranglement de cette soupape peuvent être prévues de façon très stricte, en fontion de la précontrainte et de l'élasticité du clapet 3 et des surfaces de section transversale des orifices 9 (vues dans le sens radial) ces facteurs étant facilement réglables lors de la fabrication de la soupape et aisément adaptés à des exigences de fonctionnement différentes. L'existence de butées de limitation pour les périphéries de clapet, intérieure et extérieure, assure que la soit flexion cyclique du clapet/d'amplitude limitée en aidant ainsi à éviter un raté de fonctionnement prématuré dA à la fatigue. Dans chacune des positions limites, le bord respectif du clapet est supporté de manière continue sur sa périphérie, grâce à la surface ininterrompue de la butée. Cette disposition est mécaniquement supérieure aux dispositions connues comportant un organe dtarret à interruptions, dans lequel des parties de la périphérie du clapet sont non supportées en certains endroits, ce qui entrain une certaine des augmentatior /concentrations dtefforts dans le clapet. La soupape-représentée sur la figure 2 diffère de celle de la figure 1 par un certain nombre de détails de construction. En premier lieu le siège de clapet intérieur 5 est formé par un élément constituant séparé . a deuxième lieu le moyen de guidage central est constitué par un prolongement 2A vers le haut du piston 2, prolongement qui présente un ou plusieurs orifices radiaux 2B qui communiquent avec un évidement annulaire 9A menant à son tour aux orifices radiaux 9 de la tige de piston. le fonctionnement de la soupape est le mtme que celui de la soupape de la figure 1. Dans la soupape de la figure 3, le siège de clapet intérieur 5 est formé aussi comme un constituant séparé, mais la tige de piston 1 est pleine et tous les orifices et conduits d'écoulement en relation avec le siège de clapet nnte- rieur sont formés dans le piston, qu1il est commode de rénli- ser en matériau fritté. Chaque orifice radial 9 mene à un conduit axial 10 qui se termine sur un canal de sortie 11. le moyen de guidage est formé ici aussi par une partie du piston et xle fonctionnement de la soupape est tel que décrit auparavant. les pistons à soupape qui ont été décrits ci-dessus conviennent particulièrement bien pour réaliser des. amortisseurs télescopiques de véhicules à moteur, car ils permettent un contrôle étroit de leurs caractéristiques dwextension et de contraction. On les a- représentés avec la tige de piston dirigée vers le bas jusqu'au piston et pour la commodité on les a décrit dans cette position, bien qu'ils soleltévi- demment susceptibles de fonctionner dans d'autres orientations. Egalement on les a représentés avec l'écoulement relativement libre s'effectuent vers le haut, c'est-à-dire avec rétraction de la tige de piston dans le cylindre, mais ceci pourrait titre évidemment inversé si nécessaire. Un autre avantage de ces ensembles de soupape, et en particulier de ceux des figures 1 et 3, est que les trajets d'écoulement suivant des sens opposés sont tout-à-fait distincts et écartés l'un de l'autre, de sorte qu'il y a peu de risque que le même liquide passe à travers la soupape avec un mouvement alternatif au cours du renversement cyclique du sens de l'écoulement. BEVENDICBILONS 1. Soupape de commande de l'écoulement d'un liquide, comprenant un organe annulaire élastique formant clapet, qui. coopère à ses périphéries respectives, intérieure et extérieure, avec des sièges de clapet annulaire fixes, intérieur et extérieur, qui se font face,dans laquelle l'organe clapet s'adapte étroitement à sa périphérie intérieure sur un moyen de guidage central, de façon à être étroitement positionné radialement, sur tout l'écart de la périphérie in térieure entre une position de fermeture contre le siège de clapet intérieur et une position d'ouverture complète contre une butée de limitation, le moyen de guidage comportant un ou plusieurs orifices dirigés latéralement qui mènent à un ou plusieurs conduits axiaux, les orifices et les conduits étant dimensionnés de façon que le point de plus fort étranglement pouvant gêner l'écoulement à travers les orifices et les conduits, pour toute position d'ouverture de la périphé- rie intérieure de l'organe clapet, soit défini par la partie d'entrée de l'orifice ou des orifices, découverte par l'écart de la périphérie intérieure à partir du siège de clapet intérieur. 2. Soupape selon revendication 1, dans laquelle une multiplicité desdits orifices mènent vers l'intérieur à un conduit axial commun. 3. Soupape selon revendication 2, dans laquelle lesdits sièges de clapet sont formés sur un ensemble de piston et de tige de piston et le conduit axial est formé dans la tige de piston pour procurer un trajet d'écoulement dudit orifice ou desdits orifices d'un ctté du piston à son autre c8té. 4. Soupape selon revendication 3, dans laquelle l orifice ou les orifices sont ménagés dans la tige de piston qui constitue également le moyen de guidage central. 5. Soupape selon revendication 3, dans laquelle chaque orifice est ménagé à travers une portion de piston qui constitue le moyen de guidage central. 6. Soupape selon revendication 5, dans laquelle chaque orifice communique à son extrémité intérieure avec une rainure annulaire dans la périphérie de la tige de piston, rainure qui est reliée à son tour par un ou plusieurs orifices au'conduit axial. 7. Soupape de commande de 11 écoulement de liquide selon revendication 1, dans laquelle les sièges de clapet sont formés sur un ensemble de piston et de tige de piston, le piston étant conformé de façon à définir le moyen de guidage central, l'orifice ou les orifices radiaux, un conduit axial pour l'orifice ou chacun des orifices et Itun des sièges de clapet. 8. Soupape de commande selon revendication 7, dans laquelle ledit piston est formé en totalité comme un élément constituant fritté. 9. Soupape selon l'une des revendications précé dentes, dans laquelle ladite butée de limitation présente une surface de-butée ininterrompue, contre laquelle peut stappliquer la périphérie intérieure de l'organe clapet. 10. Soupape selon l'une des revendications précédentes, incorporée dans un ensemble de piston et de tige de piston formant partie d'un élément de suspension télescopique pour véhicule.