Brevet FR2472699A1 — publié le 19810703

La présente invention concerne des améliorations aux amortisseurs- vérins, susceptibles, entre autres applications, d'équiper les trains d'atterrissage d'aérodyne, en particulier d'avions S légers ou d'hélicoptères, et plus npécialexnent adapt6s & l'équi- pement des trains d'atterrissage dits "à balancier", les amortis- seurs-vérins pouvant être diposés aussi bien en position substan- tiellement verticale, la fonction amortisseur étant, dans ce cas, jouée en compression sous la charge, qu'en position substantielle- iO ment horizontale, la fonction amortisseur étant alors jouée en détente sous la charge. On rappelle que de tels dispositifs permettent d'assurer simultanément la fonction d'amortisseur, lorsque l'aérodyne se pose et/ou roule sur le sol, ledit dispositif supportant également la charge statique, que constitue le poids de l'aérodyne, lorsque ce dernier est immobile au sol, et la fonction de relevage (ou descente) de l'atterrisseur lorsque l'aérodyne est en vol. On s'est déjà proposé de concevoir un amortisseur-vérin autorisant, en plus des deux fonctions ci-dessus décrites, la fonction connue sous le nom de surbaissement de l'aérodyne, ainsi que le retour à la position normale, train sorti, au moyen d'une commande hydraulique! le surbaissement peut être défini comme étant l'opération qui consiste à baisser l'aérodyne reposant sur ses roues, au-delà de sa position normale, de manière & faciliter certaines manoeuvres ou & améliorer cer- taines caractéristiques de.l'aérodyne. Le surbaissement permet, par exemple, de faciliter le chargement, puis le transport d'un hélicoptère dans la soute d'un avion-cargo. Il permet encore d'améliorer la stabilité dudit hélicoptère reposant sur le pont d'un porte-hélicoptère, porteavion ou autre navire, voire même sur une plate-forme en mer. Enfin, pour placer ledit hélicoptère au sol dans une configuration diminuant les effets dangereux de la résonance au sol, il s'avère très intéressant d'équiper ledit hélicoptère d'un train d'atterrissage autorisant un tel surbaisse- ment. Une autre solution connue consiste à réaliser un amor- tisseur-vérin du type comprenant un cylindre, une tige de vérin et une tige d'amortisseur, laquelle renferme une chambre de gaz sous pression et est munie d'au moins un clapet pourvu d'au moins un orifice de laminage, ladite tige d'amortisseur étant montée - coulissante avec étanchéité dans une première chambre remplie de fluide hydraulique, d(u cylindre ouz ttituer un amortisseur oléopneumatique de tout type convenable connu, tandis que ladite tige de vérin est montée coulissante# avec étanchéité, dans ledit cylindre et est solidaire d'un piston de vérin définissant avec ledit cylindre une chambre de descente, qui commande la descente:du train d'atterrissage lorsqu'elle est alimentée en fluide hydraulique, ledit amortisseur-vérin comportant, en outre, d'une part, un piston de relevage,.susceptible de charger l'amortisseur, et qui est monté coulissant à l'intérieur d'une seconde chambre du cylindre ou de la tige de vérin, et définit ainsi une chambre de relevage, commandant le relevage du train d'atterrissage, lorsqu'elle est alimentée en fluide hydraulique X par un clapet de verrouillage hydraulique à ouverture commandée, et, d'autre part, un dispositif de verrouillage, en position train sorti", de la tige de vérin vis-à-vis du cylindre, ce dispositif étant déverrouillé indifféremment, soit par l'application de la pression de relevage du train, ce qui assure simultanément la mise en pression de la chambre de relevage par déplacement du piston de relevage qui charge l'amortisseur, et la vidange de la chambre de descente par déplacement de la tige de vérin dans le cylindre, soit par l'application d'une simple pression de commande du déverrouillage du dispositif, autorisant ainsi le déplacement de la tige de vérin dans le cylindre, sous l'effet du poids propre de l'aérodyne, qui arrive ainsi en position surbaissée, lorsque la chambre de descente est vidée, le passage de la position sur- baissée ou de la position Entrain rentré' à la position "train sorti' résultant uniquement de l'application d'une pression de descente simultanément dans la chambre de descente et au niveau dudit clapet de verrouillage hydraulique à ouverture commandée, pour ouvrir ce dernier. Selon une autre solution, le dispositif de verrouillage connu dit en position "train sorti" de'la tige de vérin vis-à-vis du cylindre, * peut être, soit mécanique, du type comportant des griffes suscep- tibles-de s'encliqueter derrière un redan ainsi, qu'éventuellement, une coiffe de verrouillage des griffes, soit purement hydraulique, 247269 9 du type comprenant un clapet de verrouillage hydraulique, à ouver- ture commandée de tout type convenable connu, assurant la mise en pression, puis l'isolement de la chambre de descente de l'amor- tisseur-vérin. Dans ce dernier cas, et toujours selon une solution ooanuo, on p pour amortisseur, jouant le rôle de clapet manti-crash", en s'ou- vrant lors d'un atterrissage en catastrophe, de sorte que le piston de vérin puisse chasser sur toute sa course le fluide hydraulique remplissant la chambre de descente. L'amortisseur-vérin fonctionne alors comme un amortisseur à course prolongée, en cas d'atterrissage de détresse, en absorbant,grâce à son vérin, une grande énergie à l'impact. Selon un mode de réalisation d'amortisseur-vérin, l'amortisseur fonctionne en compression sous la charge par le fait que les premières et secondes chambres sont ménagées dans la tige de vérin, et que les déplacements du piston de relevage sous l'effet de la pression de relevage chargent l'amortisseur par l'intermédiaire d'une tige retenue en butée sur la tige d'amortisseur. Afin d'éviter que les oscillations en charge subies par la tige d'amortisseur ne soient transmises au piston de relevage, il est prévu que ladite tige porte une butée qui se déplace dans une chambre à l'air libre, ménagée à l'intérieur de la tige d'amortisseur. Enfin, pour que l'amortisseur se comporte comme un accumula- teur de dilatation du fluide hydraulique, la seconde chambre est mise à l'air libre par un passage ménagé dans la tige et dans le piston de relevage. On rappelle égalementque dans un certificat d'addition n0 76 33261 du 4 Novembre 1976, on simplifie la structure de tels amortisseurs tout en améliorant l'efficacité des dispositifs prévus pour absorber les dilatations du fluide hydraulique ainsi que les performances à l'amortissement. A cet effet, l'amortisseur-vérin selon cette première addition comprend une chambre supplémentaire, adjacente à la chambre de descente, dont elle est séparée par au moins un piston séparateur, rappelé par des moyens élastiques contre une première butée, de façon à limiter le volume de la chambre de descente, et susceptible d'être déplacé à l'encontre des moyens élastiques, sous l'effet des dilatations du fluide hydraulique de la chambre de descente, de sorte que ladite chambre supplémentaire constitue une chambre - d'accumulation des di]latations de fluide hydraulique. i).nD;am un. ftrmnc de réalimdtion, la chaumbre d'accumulation des dilatations renferme un gaz sous pression, constituant un ressort pneumatique, appliquant le piston séparateur contre la première butée, et, simultanément, uqe chambre d'amortissement supplémentaire, dont les effets s'ajoutent à ceux de l'amortisseur oléopneumatique équipant l'amortisseur-vérin. Les amortisseurs connus, comme par ceux décrits dans la certifi- cat d'addition mentionné ci-dessus, ne supportent qu'une surpress oP maximale du fluide hydraulique correspondant à une vitesse verti- cale d'atterrissage de 5 à 6 m/s. La présente invenrk1 a pour but de réaliser un amortisseur- vérin capable de supporter une surpression du fluide hydraulique correspondant à une vitesse verticale d'atterrissage allant jusqu'à 12 m/s tout en assurant un bon amortissement pour les vitesses verticales d'atterrissage normales, qui sont de l'ordre de 3 m/s. A cet effet, l'amortisseur doit comporter un clapet de surpression dont la section des orifices de passage doit être asservie & la pression régnant au sein du fluide hydraulique. La présente invention a Dour objet un amortisseur-vérin dans lequel notamment la tige d'amortisseur est munie, à son extrémité interne à la tigede vérin, d'un piston et d'une butée limitant la sortie de la tige d'amortisseur, en position détendue, et renferme une chambre de gaz sous pression adjacente à un volume à fluide hydrau- lique,en communication, au travers d'un orifice permanent de laminage en compression et d'un clapet de freinage en détente, avec une chambre de fluide hydraulique interne & la tige de vérin# ledit amortisseur-vérin et caractérisé en ce qu'une chemise, de forme générale cylindrique et percée d'un passage radial, est fixée à l'intérieur de l'extrémité de la tige d'amortisseur interne à la tige de vérin, le passage radial débouchant vers l'extérieur de la chemise dans une chambre annulaire de fluide hydraulique, définie entre la tige d'amortisseur et la chemise, et en communi- cation avec la chambre de fluide hydraulique de la tige de vérin, et en ce qu'un clapet tubulaire présentant au moins deux portions de diamètres externes différents pour coopérer avec deux portions de diamètres internes différents correspondants de la chemise en réalisant un piston différentiel, ont posiiti1nini à l'intérieur de Ia heliillue par des moyens élastiques, le passage radial étant obturé vers l'intérieur de la chemise par la portion de plus petit diamètre externe du clapet tubulaire, de sorte que, pour des efforts d'enfoncement de la tige d'amortisseur dans la tige de vérin supé- rieurs aux efforts normaux de fonctionnement de l'amortisseur, la pression s'exerçant sur le piston différentiel repousse le clapet tubulaire, à l'encontre des moyens élastiques, ce qui autorise un écoulement supplémentaire de fluide hydraulique de la chambre de la tige de vérin vers la chambre de gaz, s'ajoutant à celui qui s'effectue par l'orifice permanent de laminage en compression. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la chemise comporte, & son extrémité dirigée vers la tige de vérin, un fond constituant avec la chemise le piston de la tige d'amor- tisseur, et dans lequel est ménagé l'orifice permanent de laminage en compression, le clapet de freinage en détente, constitué d'un disque percé d'un diaphragme, étant retenu entre ledit fond et la portion de plus petit diamètre interne de la chemise, qui constitue une butée limitant le soulèvement du clapet de freinage en détente au-dessus de l'orifice de laminage en compression. Selon un second mode de réalisation de l'invention, la chemise est percée d'un second passage radial, débouchant, vers l'extérieur de la chemise, dans la chambre annulaire, et vers l'intérieur de la chemise sur une portion en regard du clapet tubulaire présentant un premier perçage radial constituant l'ori- fice permanent de laminage en compression, le clapet tubulaire présentant également un second perçage radial de section supérieure à celle de l'orifice permanent de laminage, de sorte que,lorsque le clapet tubulaire est repoussé, le second perçage et l'orifice permanent de laminage sont tous deux en regard du second passage de la chemise. La présente invention a encore pour but de diminuer les effets dangereux de la résonance au sol qui se produisent généralement lorsque l'aéronef est à la limite de la sustentation, soit au moment o les trains d'atterrissage sont sur le point de quitter le sol, soit lorsqu'ils viennent à peine de toucher le sol. La pression du fluide hydraulique à l'intérieur de l'amortisseur-vérin, crot-r 2 à 3 m/s. A cet effet, comme daps le mode de réalisation précédent, la chemise est percée d'iln second-passage radial débouchant, vers l'extérieur de la chemise, dans la chambre annulaire. Selon l'invention, le second passage radial débouche, vers l'intérieur de la chemise, sur une portion en regard du clapet tubulaire présentant un premier perçage fin constituant un orifice de lami- nage pour le fluide hydraulique à des pressions correspondant & de faibles vitesses verticales se manifestant à la limite de la sustentation de l'aéronef, le clapet tubulaire présentant également un second perçage radial de section supérieure & celle du premier perçage et qui constitue l'orifice permanent de laminage en com- pression, et un troisième perçage radial de section supérieure à celle du second perçage, le second et le troisième perçagesétant positionnés de façon que,lorsque le clapet tubulaire est repoussé sous l'action d'une pression supérieure à celle se manifestant à la limite de la sustentation, le second perçage vient en regard du second passage de la chemise et que lorsque le clapet tubulaire est repoussé sous l'action d'une pression supérieure aux pressions normales d'atterrissage, le second et le troisième perçages sont tous deux en regard du second passage de la chemise. Plusieurs modes de réalisation de l'invention seront & présent décrits en regard des dessins annexés dans lesquels 2 La figure 1 représente, en coupe longitudinale, la partie amortisseur de l'amortisseur-vérin selon un premier mode de réali- sation de l'invention, dans la position qu'elle occupe lorsque le train d'atterrissage est sorti et l'amortisseur déchargé - - La figure 2 correspond à une variante de réalisation de l'amortisseurvérin de la figure 1 t et La figure 3 correspond à une troisième réalisation de l'amortisseur-vérin. On ne décrira dans ce qui suit que la partie amortisseur de -2472699 l'amortisseur-vérin. Pour ce qui est de la partie vérin, on pourra se reporter par exemple à la figure 3 du certificat d'addi- tion susmentionné. L'amortisseur-vérin comprend une tige de vérin 2 susceptible de coulisser avec étanchéité dans le cylindre de vérin, non représenté, et une tige d'amortisseur 3. La tige de vérin 2 est solidaire d'un manchon prolongateur 2' destiné à guider la tige d'amortisseur 3. La tige 19, qui est liée au piston de relevage de train et de rétraction de l'amortisseur (non représenté), est retenue par sa butée supérieure 21 et est susceptible de coulisser à l'intérieur d'une chambre 15 qui contient un gaz sous pression. La chambre 9 intérieure à la tige de vérin 2, la partie inférieure de la chambre 15, ainsi que le volume annulaire compris entre ces deux chambres contiennent un fluide hydraulique. La tige d'amortisseur 3 est munie à son extrémité interne à la tige de vérin 2 d'une butée annulaire 30 venant en appui contre l'extrémité interne à la tige de vérin du manchon 2' pour limiter la sortie de la tige d'amortissement. A l'intérieur de l'extrémité de la tige d'amortisseur 3 interne au manchon 2' est fixée une chemise 32 de forme générale cylindrique. L'extension de la tige 19 est limitée par la coopé- ration d'une butée annulaire 34 fixée dans l'extrémité supérieure de la chemise et d'une butée 36 sous forme de coupelle fixée par un écrou 38 fixée à l'extrémité de la tige 19 qui est extérieure à la tige de vérin 2. A l'autre extrémité de la chemise 32 est fixé un fond 40 constituant le piston de la tige d'amortisseur. Celui-ci est solidarisé de la butée annulaire 30 au moyen de boulons 42, de sorte que l1 tige d'amortisseur 3, la chemise 32, la butée annulaire 30 et le fond 40 forment un ensemble monobloc pouvant coulisser par rapport à l'ensemble monobloc formé par la tige de vérin 2 et le manchon de guidage 2'. Dans le fond 40 est ménagé un orifice permanent de laminage en compression 44 derrière lequel est monté coulissant librement un clapet de freinage en détente 46 qui est constitué par un disque annulaire percé d'un diaphragme calibré. Le clapet 46 peut se débattre entre ledit fond et un épaulement annulaire interne 48 défini sur une portion de plus faible diamètre interne de la 8 2472699 chemise. L'extrémité interne de la chemise comporte,au-dessus de l'épaulement 48, une portée 49-de diamètre interne supérieur à celui de l'épaulement. La chemise est percée d'un passage radial 50 qui débouche, vers l'extérieur de la chemise, dans la chambre annulaire 52 de fluide hydraulique définie entre la tige d'amortissement 3 et la chemise et en communication avec la chambre de fluide hydraulique 9 de la tige de v&rin, par l'intermédiaire d'un perçage longitu- dinal 54 prévu dans la chemise. A l'intérieur de la chemise 32 est monté coulissant un clapet tubulaire 56 présentant une portion inférieure ou queue 58 de diamètre externe égal au diamètre interne de l'épaulement 48 et une portion centrale 60 de diamètre externe égal & celui de la portée 49. Le clapet tubulaire 56 est sollicité en appui contre un épaulement 62, tourné vers l'extrémité externe de la tige d'amortisseur 3, par un ressort hélicoldal 64 prenant appui d'autre part sur la butée annulaire 34. Les portions 58 et 60 du clapet tubulaire coopèrent avec la paroi interne des portions 48 et 49 de la chemise en formant un piston différentiel sur lequel s'exerce la pression du fluide hydraulique & travers le passage radial 50. Le fonctionnement de l'amortisseur-vérin de la figure 1 est le suivant Lorsque l'atterrisseur est sollicité normalement, par exemple lors d'un atterrissage à vitesse verticale ne dépas- sant pas 3 m/s, la pression régnant dans la chambre 9 est insuf- fisante pour décoller le clapettubulaire de son siège 62. Le passage radial 50 reste donc obturé par la queue 58 du clapet tubulaire. Le fluide hydraulique s'écoule donc depuis la chambre 9 jusqu'à la chambre 15 à travers l'orifice permanent de laminage 44, puis par l'intervalle qui se forme entre la butée annulaire 34 et la coupelle 36, suite à la pénétration de la tige 19 dans la chambre 15. L'orifice permanent de laminage 44 est calibré pour assurer un écoulement correct du fluide et donc un bon amortisse- ment de l'effort s'exerçant sur l'amortisseur-vérin. En cas d'atterrissage en catastrophe, la surpression qui en résulte agit sur le piston différentiel défini ci-dessus et solli- cite le clapet tubulaire 56 à l'encontre de la force du ressort 64 en débouchant le passage radial 50. Le fluide hydraulique peut alors s'écouler plus facilern.. nt à travers l'orifice permanent de lamirni.lqtz 44 et le p;ssal rJl(li On obtient un bon amortissement pour des vitesses verticales d'atterrissage allant jusqu'à 12 m/s. Avec réItitrence à la figure 2, la chemise 32 est percée d'un second passage radial 70 qui débouche, vers l'extérieur de la chemise, dans la chambre annulaire 52 et, vers l'intérieur de la chemise, sur une portion en regard du clapet tubulaire 56 présen- tant un premier perçage radial 72 de diamètre relativement faible constituant l'orifice permanent de laminage en compression, de sorte qu'il devient inutile de former un tel orifice sur le fond de la chemise. Le clapet tubulaire 56 comporte également un second perçage radial 74 de section supérieure à celle du perçage radial 72. On notera que le clapet de freinage en détente 46 est positionné, dans ce mode de réalisation, audessus d'un perçage longitudinal 75 formé dans un bossage annulaire 77 de la butée 30 et dans lequel la tige 19 coulisse avec étanchéité. Pour le reste, l'amortisseur-vérin de la figure 2 est pratiquement identique à celui de la figure 1. Le fonctionnement de l'amortisseur-vérin de la figure 2 est le suivant t Pour des vitesses d'atterrissage normales, le fluide hydrau- lique contenu dans la chambre 9 gagne la chambre 15 en passant à travers le perçage 54 formé dans le fond de la chemise et l'orifice permanent de laminage 72. En cas d'atterrissage en catastrophe, la pression qui s'exerce à travers l'orifice 50 sur le piston différentiel défini entre les portions 58 et 60 de diamètres externes différents du clapet tubulaire 56 et la chemise 32, déplace le clapet tubulaire à l'encontre de la force du ressort 64, de sorte que l'orifice perma- nent de laminage 72 et le second perçage 74 sont tous deux en regard du second passage radial 70 de la chemise, livrant ainsi le passage à un plus grand débit de fluide hydraulique. L'amortisseur-vérin de la figure 3 se distingue de celui de la figure 2 par le fait que la chemise 32 est percée d'un second passage radial 70 qui débouche, vers l'extérieur de la chemise, dans la chambre annulaire 52 et, vers l'intérieur de la chemise sur une portion en regard du clapet tubulaire 56 présentant un prewier perçage fin uO constituant un orifice de laminage pour le fluide hydraulique aux faibles vitesses verticales (de l'ordre de 0,3 m/s) qui se manifestent à la limite de sustentation de } -ron"f. Le. second perçage 72. On notera que danq ce modede réalisation, on n'utilise pas de clapet de freinage en détente étant donné que le perçage 80 peut jouer le rôle de clapet de-freinage. Le clapet tubulaire 56 présente à sa partie supérieure un épaulement annulaire tourné vers le haut 82 et la chemise 32 présente sur sa face interne un épaulement annulaire 84 également tourné vers le haut. Contre l'épaulement 84 est maintenue appliquée une pièce annulaire d'appui 86, par un ressort dur 88 qui prend appui d'autre part sur la butée 34 fixée à l'extrémité externe de la chemise. Un second ressort 90 plus souple que le ressort 88 prend appui sur la pièce annulaire de butée 86 et sur l'épaulement 82 du clapet tubulaire. Le ressort 90 est taré pour qu'il se comprime lorsque le clapet tubulaire est soumis à une pression correspondant à des vitesses verticales d'atterrissage de l'ordre de 3 m/s, tandis que le ressort 88 se comprime lorsque le clapet tubulaire est soumis à une pression correspondant à des vitesses verticales d'atterrissage de l'ordre de 12 m/s. L'amortisseur-vérin de la figure 3 fonctionne comme suit t Pour des vitesses verticales d'atterrissage de l'ordre de 0,3 m/s correspondant aux efforts qui s'exercent sur l'amortisseur à la limite de sustentation del'aérodyne, le clapet tubulaire 56 se trouve en butée contre le fond 40 de la chemise et la pièce annulaire de butée 86 est en butée contre l'épaulement 84. Le fluide hydraulique s'écoule donc à travers le passage 54 et le premier perçage 80. Pour des vitesses verticales d'atterrissage normales, de l'ordre de 3 m/s, le clapet tubulaire 56 est repoussé à l'encontre de la force du ressort 90, par la pression qui s'exerce sur le piston artificiel formé entre la portion inférieure du clapet tubulaire et la portion en regard de la chemise. Dans ce déplacement, il seul le ressort 90 est comprimé. Le second perçage radial 72 vient en regard du passage radial 70 de la chemise, ce qui autorise un écoulement plus important du fluide hydraulique. En cas d'atterrissage en catau;trophe, la pression qui en résul- te -tu sein du iluide hydraulique conLenu dans la chambre 9 agit, à travers le passage radial 50 de la chemise, sur le piston diffé- rentiel défini ci-dessus et repousse davantage le clapet tubulaire 56 à l'encontre de la force du ressort 88. Le ressort 90 se comporte alors comme un élément rigide qui transmet intégralement le mouve- ment du clapet tubulaire à la pièce annulaire de butée 86. A la fin de ce mouvement, le troisième perçage radial 74 se trouve également en regard du passage radial 70. Le débit supplémentaire de fluide hydraulique qui s'écoule vers la chambre 15 assume encore l'obtention d'un amortissement correct. LI..Ä]2 2472699 REVENDICATIONS 1.- Amortisseur-vérin comprenant un cylindre, une tige cou- lissant dans ledit cylindre pour former une première et deuxième" jhîimbroen n6Imron par,mno paroi, don moyeni de communication entre les deux dites chambres, lesdits moyens comportant une soupape de sécurité, caractérisé par le fait que ladite soupape est constituée par un piston coulissant dans la première chambre sur ladite paroi ledit piston comportant au Soins une partie en saillie plongeant dans une rainure réalise dans ladite paroi, ladite partie en O saillie définissant avec ladite rainure des premier et second loge- ments à volume variable, ladite paroi comportant des premier et second orifices mettant en communication ladite deuxième chambre avec respectivement les premier et second logements, ledit piston comportant, d'une part, un orifice de laminage pour mettre en oom- munication les deux chambres à travers le premier orifice et le premier logement, et, d'autre part, une partie ouverte apte à venir en regard du deuxième orifice par ledit second logement après un certain déplacement dudit piston tendant à diminuer le volume dudit premier logement, pour mettre en communication les deux dites cham- bres. 2.- Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un second orifice de laminage, réalisé dans ledit piston apte à venir en regard du-premier orifice réalis dans ladite paroi après un certain déplacement dudit piston. 3.- Amortisseur selon l'une des revendications 1 et 2, carac-- térisé par le fait que ledit piston est soumis à l'action de moyens élastiques tendant à empêcher son déplacement. 4.- Amortisseur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens élastiques sont constitués par au moines un ressort. 5.- Amortisseur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens élastiques sont constituée par au moins deux ressorts en série de raideur différente.