Brevet FR2466688A1 — publié le 19810410

I La présente invention concerne le domaine de l'hydraulique, et elle se rapporte plus particulièrement à des dispositifs hydrauliques de positionnement du type à blocage, qui sont typiquement utilisés pour régler le basculement de dossiers de sièges dans des avions. La soupape anti-à-coup selon l'invention est une amélioration pour une utilisation dans des dispositifs hydrauliques de blocage tels que ceux décrits dans le brevet U.S. No 3 380 561 au nom de C.R. Porter et le brevet U.S. NO 4 155 453 au nom de C.R. Porter, tous deux cédés à P.L. Porter Company, demanderesse de la présente invention. Les dispositifs hydrauliques de blocage de ce type comprennent un piston mobile qui sépare deux chambres dans un cylindre. Les chambres sont normalement remplies à capacité d'un fluide hydraulique, et le mouvement du piston est rendu possible par un écoulement sélectivement possible du fluide à travers un passage traversant le piston. Un réservoir d'un fluide sous pression fournit un petit écoulement de compensation dans et hors des chambres pour compenser des changements du volume total du fluide dans ces chambres du fait de fuites ou d'une dilatation thermique. L'écoulement de compensation n'est possible que quand le piston est à proximité d'une extré- mité de sa course, et la vitesse de cet écoulement de compensation est relativement lente parce que le réservoir n'est pas très fortement sous pression. Normalement, une extrémité du dispositif hydraulique de blocage est attachée à un organe station- naire, et son autre extrémité est attachée à une structure mobile qui doit être sélectivement bloquée à une position choisie. Dans une application typique, la structure mobile est un bras relié au dossier basculant d'un siège. Quand le dossier du siège est poussé vers l'avant, le dispositif hydraulique de blocage est étendu en longueur. De tels dispositifs comprennent un bouton-poussoir de commande relié à une tige de commande qui ouvre une soupape permettant l'écoulement à travers le piston, et on-ne rencontre aucun problème avec ce mode de fonction- nement. Cependant dans les modes de réalisation du dispositif hydraulique de blocage concerné par la présente invention, est prévu de plus un moyen de manoeuvre en mode de préséance o, quand le dossier du siège est poussé vers l'avant, la pression produite dans l'une des chambres déloge la soupape à bille chargée par ressort dans le piston, permettant l'écoulement du fluide dans le piston même si le bouton-poussoir de commande n'a pas été actionné. Tandis que le dispositif hydraulique de blocage est ainsi étendu en mode de préséance, la pression augmente sensiblement et rapidement dans la chambre dont le volume est réduit, du fait de la viscosité du fluide et de l'aire en section transversale relativement petite des passages d'écoulement à travers le piston. A proximité de la fin de la course d'expansion, un orifice de purge dans la tige du piston qui communique avec la chambre dont le volume est réduit, arrive à ouverture dans la paroi du cylindre qui conduit au réservoir sous pression. Cette pression dans le réservoir n'est pas aussi importante que la pression transitoire dans la chambre. Quand l'ori- fice de purge se trouve en alignement avec ouverture de la paroi du cylindre, la forte pression transitoire dans l'orifice de purge entraîne le fluide dans le réservoir, déplaçant le joint du réservoir chargé par ressort. Comme le fluide est déplacé dans le réservoir au lieu de l'être dans la chambre dont le volume est accru, le volume total du fluide restant dans les chambres n'est plus égal au volume total de l'espace dans ces chambres. Cela a pour résultat un espace vide qui se forme dans la chambre dont le volume est accru. Cet espace vide se manifeste par un jeu du dossier du siège, c'est-à-dire une incapacité du dispositif hydraulique à maintenir une position définie, avec pour résultat que le dossier du siège peut librement être déplacé sur un léger intervalle. En plus d'avoir pour résultat une mise en place mal ajustée du dossier du siège, l'à-coup du fluide à haute pression dans le réservoir déplace le joint du réservoir chargé par ressort, provoquant une usure excessive de ce joint. Ainsi, la nécessité est reconnue d'un certain moyen pour empêcher l'à-coup à haute pression et à forte vitesse du fluide dans le réservoir sans interférer avec l'écoulement de compensation normal à vitesse lente dans et hors du réservoir. La présente invention permet de résoudre le problème ci-dessus décrit en prévoyant une soupape anti- à-coup à utiliser dans certains modes de réalisation de dispositifs hydrauliques de blocage. Dans les modes de réalisation du dispositif hydraulique de blocage avec lesquels la présente invention est destinée à servir, l'écoulement de compensation passe du réservoir et dans un orifice de purge ou passage à travers une paroi du cylindre se terminant par une o.werture sur la surface interne concave d'une chambre cylindrique qui, à son tour, communique avec la chambre à haute pression. Dans un mode de réalisation préféré, la soupape- anti-à-coup est un article unitaire en forme de tube en un matériau élastique placé dans la chambre cylindrique radialement vers l'intérieur de l'ouverture. Le diamètre externe de la soupape anti-à-coup est légèrement inférieur au diamètre interne de la chambre cylindrique. Dans un mode de réalisation préféré, la soupape anti-à-coup en forme de tube est supportée par une bride qui s'étend circonférentiellement autour d'une extrémité de la soupape afin de maintenir-cette soupape anti-à-coup coaxiale avec la chambre cylindrique. Les parois de la soupape anti-à-coup sont suffi- samment raides pour n'être pratiquement pas affectées par les vitesses lentes d'écoulement, mais aux vitesses rapides d'écoulement qui caractérisent l'à-coup à haute pression ci-dessus décrit, la soupape antià-coup est attirée contre les parties de la paroi concave qui entourent l'ouverture, afin de sceller l'ouverture pour empêcher un écoulement rapide d'entrer dans l'ouverture et de traverser l'orifice de purge vers le réservoir. La soupape anti-à- coup selon l'invention empêche ainsi un écoulement rapide dans le réservoir, mais n'interfère pas de façon remarquable avec un écoulement lent de compensation dans et hors du réservoir pour compenser des changements de volume du fluide dans les chambres. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci appara tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une coupe transversale fractionnée d'un dispositif hydraulique de blocage montrant la soupape anti-à-coup selon l'invention installée dans le dispositif hydraulique de blocage; et - la figure 2 est une vue en perspective d'un mode de réalisation préféré de la soupape anti-à-coup selon l'invention. En se référant maintenant aux dessins, la figure 1 montre un mode de réalisation préféré de la soupape anti- à-coup 10 selon l'invention, installée dans un dispositif hydraulique typique de blocage. Doedispositi bhydrauliques de blocage de ce type, mais ne comportant pas la soupape anti-à-coup selon l'invention, sont connus depuis un certain temps, et sont décrits dans les brevets U.S. ci- dessus mentionnés, qui sont incorporés ici à titre de référence. Pour cette raison, le dispositif hydraulique de blocage ne sera pas décrit en plus de détail, mais seules seront décrites les caractéristiques pertinentes à la présente invention Typiquement, le dispositif hydraulique de blocage, comme on peut le voir sur la figure 1, comporte un cylindre externe 12 dans lequel est monté un piston 14 pour un mouvement axial. Le piston 14 sépare l'espace dans le cylindre externe 12 en deux chambres 16, 18, scellées à leurs extrémités externes par des chapeaux 20, 22, respectivement. Les chambres 16, 18 sont normalement totalement remplies d'un fluide hydraulique, et le mouvement du piston 14 est permis par un écoulement de fluide à travers le piston 14, par les passages 24, 26 et 28. Pris ensemble, les passages 24, 26 et 28 relient les chambres 16, 18, mais cette interconnexion n'est réalisée que quand une soupape à bille 30 est délogée. En mode normal, le délogement de la soupape à bille 30 est accompli lorsque l'opérateur déplace la-tige de commande 32 vers la droite sur la figure 1. En mode de préséance, la soupape à bille 30 est délogée quand une haute pression dans la chambre 16 est appliquée au c8té gauche de la soupape 30 en regardant la figure 1. Comme on l'a décrit ci-dessus, le problème concerné par la présente invention se pose en mode de préséance. Quand le dossier de siège est poussé vers l'avant en mode de préséance, c'est-à-dire sans actionner la tige de commande 32, le piston 14 est tiré vers la gauche sur la figure 1, tendant à diminuer le volume de la chambre 16et àaugmenter le volume de la chambre 18. Le mouvement du piston 14 est facilité par l'écoulement du fluide hydraulique de la chambre 16 à travers les passages 24, 26, 28 jusqu'à la chambre 18. Comme ces passages sont relativement petits, et étant donné la viscosité du fluide hydraulique, il se produit un à-coup à haute pression dans la chambre 16 quand le dossier du siège est poussé vers l'avant, en particulier si le mouvement est assez rapide. L'à-coup à haute pression dans la chambre 16 ne peut en lui-même être nocif, et il y a un problème uniquement du fait de la façon dont l'à-coup à haute pression affecte le mécanisme incorporé dans le dispositif hydraulique de blocage au moyen duquel le volume total du fluide hydraulique dans les chambres 16, 18 et compensé, par addition ou retrait du fluide hydrau- lique, selon les changements de volume provoqués par des fluctuations de température et des fuites. Le système de compensation du dispositif hydraulique de blocage comporte un réservoir 34 qui est mis sous pression par un piston 36 chargé par ressort, un joint coulissant 38, un orifice de purge 40 qui débouche dans la chambre cylindrique 42 à 1'ouverture 44 et le passage 24. Ce système est décrit dans les brevets indiqués ci-dessus, et on n'en donnera pas une description plus détaillée. Le système de compensation n'est actionné que quand le piston 14 a été tiré à sa position extrême vers la gauche en regardant la figure 1.A cette position, l'orifice de purge 40 est juxtaposé au joint coulissant 38 et est ainsi placé en communication avec le réservoir sous pression 34. Le fluide du réservoir 34 peut alors s'écouler dans les chambres afin de les remplir par l'orifice de purge 40, dans la chambre cylindrique 42, par la passage 24 et les passages 26, 28 jusqu'aux chambres 16, 18. Il est également possible, avec le piston à sa position extrême vers la gauche, de ramener un excès de fluide dans les chambres 16, 18 vers le réservoir 34 pour remédier à une dilatation thermique. On décrira ci-après le problème que la présente invention permet de résoudre. On comprendra que la soupape anti-à-coup doit être considérée comme étant absente de la figure 1 pour la description du problème résolu par son installation. Quand le dossier de siège a été poussé vers l'avant rapidement jusqu'à sa position extrême, créant ainsi un à-coup de pression dans la chambre 16, avec l'approche du piston de l'extrémité gauche de sa course, la haute pression dans la chambre 16 a été transmise par la chambre cylindrique 32 et l'orifice de purge 40 pour forcer le fluide à se précipiter dans le réservoir 34. Cet à-coup du fluide dans le réservoir réduit le volume total du fluide dans les chambres 16, 18, et a plus particulièrement pour résultat la formation d'un espace vide dans la chambre 18. Tandis que le piston reste à sa position la plus à gauche, la pression dans le réservoir 34 et dans la chambre à haute pression 16 atteint l'équilibre, mais la pression d'équilibre n'est pas suffisamment importante pour ouvrir la soupape à bille 30 afin de permettre un remplissage de la chambre 18 par le réservoir 34, et ainsi le vide reste dans la chambre 18, cela permettant un déplacement libre du piston vers la droite, se manifestant par un "jeu" de la mise en place du dossier de siège en tous les temps ultérieurs, On a cependant trouvé qu'en actionnant la tige de commande 32 en poussant le dossier de siège vers l'avant ou après, le vide dans la chambre 18 pouvait être supprimé par l'écoulement normal de compensation du réservoir 34. Assez souvent, l'équipage des avions n'actionne pas la tige de commande 32 parce que cela n'est pas pratique. Ainsi, il s'agit de trouver une façon pour empêcher l'à-coup à haute pression de la chambre cylindri- que 42 de s'écouler par l'ouverture 44 vers l'orifice de purge 40 et ainsi dans le réservoir 34, sans interférer avec le fonctionnement normal du système de compensation du dispositif de blocage o un écoulement de compensation à basse pression dans et hors de la chambre 42 vers l'ouverture 44 est normal et essentiel. On sait généralement que des soupapes anti-à-coup ont été construites, mais ce sont des unités importantes et complexes se composant de nombreuses pièces et destinées à une utilisation dans des pipe-lines industriels. De telles unités représentent cent fois la dimension de la soupape anti-à-coup selon l'invention, o le diamètre de la chambre cylindrique 42 est typiquement de 4,267 mm, et sont par conséquent peu en rapport avec la solution du problème présent. Par ailleurs, il semble être nécessaire d'installer la soupape anti-à-coup dans la chambre cylindrique 42 du dispositif hydraulique de blocage, qui est traversée par la tige de commande 32 s'étendant axialement. Cet espace disponible de forme inhabituelle ainsi que l'avantage d'utiliser aussi peu de pièces que possible dans la soupape anti-à-coup aggravent encore le problème. Il n'était en aucun cas clair qu'une simple soupape anti-à-coup puisse être conçue, s'adaptant dans l'espace entre la tige de commande 32 et la paroi concave 46 de la chambre cylindrique 42. On a finalement trouvé que la soupape anti-à-coup illustréeeinstallée dans le dispositif hydraulique de blocage de la figure 1 et représentée en perspective sur la figure 2, permettait de résoudre le problème ci-dessus. Comme on peut le voir, la soupape anti-à-coup 10 est une structure en une pièce moulée en un élastomère élastique comme du caoutchouc buna N dans un mode de réalisation préféré, et par conséquent la soupape 10 est à la fois simple et peu coûteuse. Dans le mode de réalisation préféré de la soupape anti-à-coup des figures 1 et 2, la soupape 10 comporte un tube d'étanchéité 50 de forme cylindrique dont le diamètre externe est légèrement plus petit que le diamètre interne de la chambre cylindrique 42. La soupape 10 est maintenue en alignement coaxial avec la chambre cylindrique 42 au moyen de brides 52, 54 placées aux extrémités du tube 50. Les brides 52, 54 sont dimensionnées pour s'étendre radialement à partir de la surface cylindrique externe du tube 50 jusqu'à la paroi interne 46 de la chambre cylindrique 42. La bride 52 est pourvue d'une gorge 56 qui s'étend en direction axiale d'une extrémité à l'autre de la bride 52. Le mouvement de la soupape anti-à-coup axialement vers la gauche, en regardant la figure 1, est empêché par la bride extrême 58. Comme on l'a mentionné ci-dessus, dans le mode de réalisation préféré, toute la soupape 10 est une structure en une pièce consistant en un élastomère. Dans d'autres modes de réalisation, la soupape 10 peut être un assemblage o les brides 52, 54 sont des colliers fixés aux extrémités du tube d'étanchéité 50; dans cet autre mode de réalisation, les colliers se composent d'un matériau différent de celui utilisé pour le tube d'étanchéité. Par exemple, dans l'autre mode de réalisation, les brides peuvent être en métal. Le fonctionnement du système de compensation du dispositif hydraulique de blocage reste non affecté par l'installation de la soupape anti-à-coup dans le dispo- sitif hydraulique à la façon représentée sur la figure 1. A titre d'illustration, on supposera que l'écoulement de compensation est vers l'extérieur du réservoir pour remplacer le fluide hydraulique perdu dans le système par des fuites; on comprendra que la direction d'écoulement sera inverse s'il y a un surplus du fluide dans les chambres, pour transférer ce surplus vers le réservoir La perte du fluide des chambres a pour résultant une réduction de la pression dans la chambre qui a perdu son fluide, et par conséquent la plus haute pression maintenue dans le réservoir 34 provoque l'écoulement du fluide du réservoir vers la chambre o s'est produite la perte du fluide. Il faut rappeler que l'écoulement de compensation n'est permis que quand le piston est totalement étendu vers la gauche en regardant la figure 1 afin que l.'orifice de purge 40 soit amené en communication avec le réservoir 34 par le joint coulissant 38. Le fluide s'écoule ainsi en séquence du réservoir 34, par le joint 38, dans et à travers l'orifice de purge 40 par l'ouverture 44 de la paroi 46 de la chambre cylindrique 42 et dans l'espace 60 entre la surface externe du tube d'étanchéité 50 et la paroi 46 de la chambre cylindrique 42. De là, le fluide s'écoule axialement à travers la gorge 56, autour de l'extrémité gauche de la soupape, et dans l'espace 62 entre la tige de commande 32 et la paroi interne du tube d'étanchéité 50. L'espace 62 conduit dans le passage 24 qui, à son tour, débouche dans le passage 26 et la chambre 16, et quand la soupape à bille 30 est délogée, dans le passage 28 jusqu'à la chambre 18. Cet écoulement de compensation se produit à des vitesses relativement lentes parce que la quantité du fluide est relativement faible et que les différences de pression sont par conséquent également faibles. On sait bien, par la théorie de la dynamique des fluides, que l'écoulement d'un fluide sur une surface affecte la pression exercée -par le fluide sur la surface, et que la grandeur de l'effet augmente généralement avec l'augmentation de la vitesse. Pour cette raison, la pression sur la partie de la paroi externe du tube d'étanchéité 50 opposée à l'ouverture 44 est inférieure à la pression dans le passage 62, car la vitesse du fluide est inférieure dans le passage 62. Pour cette raison, même à des vitesses très lentes, une force est exercée sur le tube d'étanchéité, le sollicitant vers l'ouverture 44. Cependant, du fait de la vitesse relativement lente de l'écoulement de compensation, la force est extrêmement faible, et en conséquence le tube d'étanchéité 50 n'est pas tiré suffisamment vers la paroi concave 46 pour dimi- nuer sensiblement l'espace entre la surface cylindrique externe du tube d'étanchéité 50 et les parties de la paroi 46 entourant l'ouverture 44. Ainsi, l'installation de la soupape anti-à-coup 10 dans le dispositif hydraulique de blocage n'interfère pas de façon remarquable avec l'écoulement de compensation. Cependant, il règne une situation différente quand le dossier du siège est poussé vers l'avant rapidement en mode de préséance. Dans ce cas, une haute pression du fluide est produite dans la chambre 16, et cette pression est transmise à la vitesse du son à travers le passage 26, les passages 24 et 62, et dans la chambre cylindrique 42, par la gorge 56 et dans l'espace 60 forçant le fluide dans l'espace 60 à se précipiter immédiatement dans l'ouverture 44 et par ltorifice de purge 40 vers le réservoir 34. La haute pression provoque un écoulement rapide du fluide, en particulier dans l'espace 60 entourant l'ouverture 44. En conséquence, une force bien plus importante est produite que dans le cas de l'écoulement il de compensation, sollicitant le tube d'étanchéité 50 vers l'ouverture 44. Le tube 50 est suffisamment flexible pour que, pour l'écoulement rapide, la surface externe cylin- drique soit attirée contre les parties de la paroi concave 46 qui entourent llouverture 44 afin d'obturer ainsi presqu'immédiatement l'orifice, et d'empêcher un plus ample écoulement dans l'ouverture 44. Ceux qui sont compétents en la matière noteront que le problème crucial de conception concerne le tube d'étanchéité qui doit être ni trop flexible ni trop raide. Dans le mode de réalisation préféré, le diamètre interne de la chambre cylindrique est de 4,267 mm et le diamètre externe du tube d'étanchéité 50 est de 3,81 mm, et la longueur du tube d'étanchéité entré les brides 52, 54 est de 1,189 mm. Dans ce mode de réalisation préféré, la soupape anti-à-coup est une structure unitaire consistant en caoutchouc buna N. La soupape anti-à-coup selon l'invention permet de résoudre un problème longuement non résolu, d'une façon tout-à-fait simple et efficace. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles- ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Soupape anti-à-coup pour permettre à un fluide de s'écouler à une vitesse lente dans et hors d'une ouverture qui débouche dans une chambre définie par une paroi et pour empêcher un écoulement rapide du fluide de ladite chambre vers ladite ouverture, caractérisée en ce qu'elle comprend: un moyen d'étanchéité (50) placé dans ladite chambre en juxtaposition avec ladite ouverture et s'éen- dant parallèlement aux parties de ladite paroi (46) qui entourent ladite ouverture (44); des moyens d'espacement (52, 54) pour maintenir ledit moyen d'étanchéité espacé de la paroi en l'absence d'un écoulement de fluide afin de former un espace (60) pour que ledit fluide puisse s'y écouler en passant entre ladite ouverture (44) et ladite chambre (42), ainsi un tel écoulement de fluide force ledit moyen d'étanchéité à être sollicité vers les parties de la paroi qui entourent ladite ouverture par une force en rapport avec la vitesse d'écoulement; ledit moyen d'étanchéité se composant d'un matériau élastique et étant suffisamment raide pour qu'aux vitesses lentes d'écoulement, ledit moyen d'étanchéité ne soit pas suffisamment tiré vers la paroi pour diminuer sensiblement ledit espace (60) entre ledit moyen d'étan- chéité et ladite paroi, mais soit suffisamment flexible pour qu'aux vitesses rapides, ledit moyen d'étanchéité soit tiré contre les parties de la paroi qui entourent ladite ouverture afin de sceller ladite ouverture pour empêcher un écoulement rapide du fluide de ladite chambre vers ladite ouverture. 2.- Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre précitée est cylindrique, l'ouverture précitée étant placée sur la paroi concave qui définit ladite chambre cylindrique, en ce que le moyen d'étanchéité 2466,688 précité est placé dans ladite chambre cylindrique et comporte une surface cylindrique coaxiale mais radialement espacée vers l'intérieur des parties de la paroi concave qui entourent l'ouverture, 3.- Soupape selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce qu'elle est en une structure unitaire et en un élastomère. 4.- Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que c'est une structure unitaire et en ce que le moyen d'espacement précité est une bride entourant le tube d'étanchéité précité et ayant une épaisseur radiale suffisante pour s'étendre radialement de la surface cylindrique externe dudit tube d'étanchéité jusqu'à la paroi concave de la chambre cylindrique précitée. 5.- Soupape selon la revendication 4, caractérisée en ce que la bride précitée comprend de plus des parties définissant une gorge (56) qui s'étend axialement d'une extrémité à l'autre de ladite bride dans sa surface cylindrique externe. 6.- Soupape selon la revendication 5, caractérisée en ce que la bride précitée est placée à une extrémité de la surface cylindrique du moyen d'étanchéité précité. 7.- Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen d'espacement précité comprend de plus un collier tubulaire entourant le tube d'étanchéité précité et ayant une épaisseur radiale suffisante pour s'étendre radialement de la surface cylindrique externe dudit tube d'étanchéité jusqu'à la paroi concave de la chambre cylindrique précitée. 8.- Soupape selon la revendication 7, caractérisée en ce que le collier tubulaire précité comprend de plus des parties définissant une gorge qui s'étend axialement d'une extrémité à l'autre dudit collier tubulaire dans sa surface cylindrique externe. 9.- Soupape selon la revendication 7, caractérisée en ce que le collier tubulaire précité est placé à une extrémité du tube d'étanchéité précité. 10.- Soupape selon la revendication 7, caractérisée en ce que collier tubulaire précité comprend des parties définissant une gorge qui s'étend axialement d'une extrémité à l'autre du collier tubulaire précité dans sa surface cylindrique. 11.- Dispositif hydraulique de blocage du type o des changements du volume total du fluide dans les chambres sont compenséspar un écoulement lent du fluide entre un réservoir de fluide sous pression et lesdites chambres, ledit écoulement de compensation passant par une ouverture qui débouche dans une chambre définie par une paroi et communiquant avec lesdites chambres, et o l'on souhaite empêcher des à-coups transitoires à haute pression dans lesdites chambres d'entra ner le fluide desdites chambres dans ledit réservoir tout en n'interfé- rant pas avec l'écoulement de compensation relativement graduel, caractérisé en ce qu'il comporte une soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes.