Brevet FR2498278A1 — publié le 19820723

COMPENSATEUR, NOTAMMENT A AIR La présente invention concerne les compensateurs à air, cIç'a-t.-pdnir, 'fo dfnpnnitifp qui aanurrnt une fonction de ressort au moyen d'un fluide compressi- ble comme par exemple un gaz qui peut, mais non exclu- sivement, être de l'air. Ces dispositifs sont aussi connus par les techniciens sous le nom de ressort fluidique ou hydraulique. Il existe déjà de tels compensateurs dits à air, mais aucun n'est réellement conçu pour la technique aéro- nautique, notamment quand il est nécessaire d'obtenir un déplacement contrôlé, d'un train d'atterrissage par rapport à un point d'équilibre instable médian, notamment par effet Tumbler. La présente invention a pour but de réaliser un com- pensateur, notamment dit à air, qui soit fiable et réponde à toutes les conditions d'utilisation et spé- cifications demandées par les constructeurs d'aéro- nefs et plus particulièrement pour les trains d'at- terrissage. La présente invention a également pour objet un com- pensateur, notamment à fluide compressible comme un gaz comprenant un cylindre, un piston séparateur coulissant dans ledit cylindre pour diviser ledit cylindre en deux, en une première et une seconde chambres à volume variant de façon inversement pro- portionnelle, une tige coulissant dans un passage étanche à une extrémité dudit cylindre, ladite tige comprenant une cavité creuse longitudinale à une ouverture, ladite ouverture débouchant à l'extrémité de ladite tigeplongeant dans ladite première chambre du cylindre et comportant à son autre extrémité des moyens pour détecter la pression dans ladite cavité, un fluide compressible dans ladite seconde chambre et un fluide incompressible dans lesdites première chambre et cavité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la déscription suivante, donnée en regard du dessin annexé, à titre illustratif mais nullement limitatif dans lequel: - la figure 1 représente, en coupe, un mode de réali- sation d'un compensateur selon l'invention, - la figure 2 représente, en coupe, une partie d'un deuxième mode de réalisation d'un compensateur selon l'invention, et, - la figure 3, en coupe, une partie d'un troisième mode de réalisation d'un compensateur selon l'inven- tion. La figure 1 représente, en coupe, un mode de réalisa- tion d'un compensateur comprenant un cylindre 1 dans lequel coulisse, de façon étanche, un piston sépara- teur 2, l'étanchéité étant essentiellement obtenue par un Joint circulaire 3 disposé dans une gorge 4, ce piston étant, en plus, guidé par un épaulement annulaire 5 éloigné du joint 3, et qui, en associa- tion avec ce joint 3, permet au piston de coulisser toujours parallèlement à lui-même dans le cylindre 1. Bien entendu, cet épaulement 5 qui glisse le long de la paroi interne 6 du cylindre n'a pas besoin d'une étanchéité. Ce piston séparateur devise le cylindre 1 en deux chambres 7 et 8 qui, lorsque le piston se déplace le long de la paroi 6, ont des volumes définis dans le cylindre qui varient de façon inversement propor- tionnelle. La chambre 7 est remplied'un fluide in- compressible comme de l'huile, et la chambre 8 par un fluide compressible élastique comme un gaz tel que de l'air. Ce cylindre 1 comporte, à son extrémité 13, un fond 9 pour fermer la chambre 8, ce fond 9 pouvant com- porter une valve 10 de gonflage et une réserve en creux 11 définissant un volume déterminé dont la fonction sera explicitée ci-après, et un premier moyen d'accrochage 12 comme par exemple une rotule. L'autre extrémité 14 du cylindre 1 comporte un pas- sage étanche 15 dans lequel coulisse une tige creuse 16 comportant aussi une cavité 17 avec une seule ou- verture 18 débouchant à l'extrémité 19 de la tige 16 se trouvant constamment dans la chambre 7. Le pas- sage étanche est défini par un palier à deux portées de glissement 20 et 21 dont la portée 21 comporte un joint 22 assurant cette étanchéité. Ce palier est avantageusement composé d'une pièce d'apport 23 comme un manchon solidarisé par tous moyens au corps 24 du cylindre 1, permettant son interchangeabilité, mais surtout une démontabilité aisée du compensateur. L'autre extrémité 25 de la tige Jusqu'o s'étend avanta geusement la cavité 17 comporte un fond 26 suppor- tant un autre moyen d'accrochage 27 comme par exemple une deuxième rotule. Mais, de plus, cette extrémité comporte, en coopération avec l'extrémité 28 de la cavité 17, un moyen pour mesurer la pression régnant dans cette cavité et donc dans la chambre 7. A ce moyen peut être couplé un indicateur permettant à des observateurs extérieurs de contr8ler la valeur de cette pression, soit en valeur absolue, soit en valeur relative, avec une visualisation qui peut 9tre analogique ou numérique. Le moyen pour mesurer la pression illustrée sur la figure 1 comprend un piston différentiel 29 disposé dans un alésage transversal 46 à la cavité, c'est- à-dire comportant deux sections de diamètres diffé- rents 30 et 31, la section de diamètre 31 étant su- périeure à celle de diamètre 30. De ce fait, la pression dansla cavité 17 s'exerce sur la couronne 32 délimitée par le changement de section des diamètres 30 et 31, de façonr à maintenir ce piston différentiel contre le fond 33 à l'encontre de la pression exercée par un ressort 44 ayant une raideur déterminée qui doit ttre inférieure à celle de la pression exercée sur la couronne 32, tant que la pression dans la cavité 17 est supérieure à la valeur donnée par la pression du gaz compressible contenu dans la chambr e 8 et qui est transmise par le piston séparateur 2 et le fluide incompressible contenu dans cette chambre 7 et la cavité 17. Une ouverture 34 est pratiquée dans la paroi 35 de la tige 16 dans l'axe de déplacement 36 du piston différentiel 29, étant noté que ce déplacement est limité par une butée 37. Le piston différentiel supporte un ergot 38 qui, lorsque ce piston est dans une position normale enfoncée, n'émerge pas de 1' ori- fice 34, mais qui, par contre, émerge lorsque la pression sur la couronne 32 n'est plus assez forte pour contrecarrer la force de poussée du ressort 44; le piston venant alors, par sa couronne 32, se plaquer contre la butée 37. De ce fait, lorsque l'ergot 38 émerge de l'orifice, il indique que la pression du gaz élastique n'est plus assez forte et que le res- sort n'a plus sa raideur initiale. Bien entendu, le compensateur comprend aussi une valve de remplissage du fluide incompressible qui peut être le fond 33 qui est amovible, le remplissa- ge s'effectuant, dans ce cas, avant que soit placé le piston 29. La structure du compensateur "à air" qui vient d'Otre décrite ci-dessus est avantageuse, notamment parce qu'elle permet un remplissage des deux fluides rendant l'utilisation du compensateur fiable et sécurisante. En effet, pour effectuer le remplissage du compensa- teur, il est tout d'abord nécessaire de le placer en position verticale, la rotule 12 étant en position basse. De ce fait, les chambres 8 et 7 ne contenant aucun fluide, le piston séparateur 2 vient au contact du fond 13 du cylindre 1 et la tige 17 vient elle aussi à son tour se placer contre ce piston séparateur 2. Dans un premier temps, il est introduit, dans la chambre 8, une certaine quantité d'un fluide lubri- ficateur qui va remplir la cavité Il dont l'excédent est éliminé par la valve de remplissage 12 puisque, comme dit ci-dessus, le compensateur est en position verticale. Alors, connaissant la valeur du volume de cette cavi- té 11 la quantité de fluide lubrificateur, notamment pour le joint 3, sera parfaitement connue. Pour effectuer le remplissage proprement-dit du com- pensateur, tout d'abord la chambre 7 est remplie de fluide incompressible comme de l'huile jusqu'à ce que celle-ci arrive à effleurer, jusqu'au niveau du dis- positif détecteur de la pression essentiellement l'orifice du bouchon 33, étant bien entendu que le piston séparateur 2 et la tige 16 sont toujours dans la position définie ci-dessus. Le bouchon 33 est alors replacé enrayant préalable- ment placé le piston différentiel dans là position telle que représentée sur la figure 1. Une fois cette opération terminée, on effectue le gonglage de la chambre 8 par du gaz élastique au moyen de la valve degonflage 10. La pression de ce gaz est augmentée graduellement de façon à repousser le piston séparateur 2 jusqu'à ce que le clips 47 vienne buter contre le palier en forme de manchon 23. Comme le diamètre de la tige i6 est inférieur au dia- mtre intérieur du cylindre 1, le volume d'huile re- poussé par le piston séparateur est supérieur au volume du déplacement de la tige i6. De ce fait, le piston séparateur s'éloigne en relativité de l'ex- trémité de la tige 16 plongeant dans la chambre 7, c'est-à-dire que la tige remonte plus vite que le piston séparateur. Du fait que, les volumes des cavités et du cylindre sont parfaitement connus, la position du piston séparateur 2 à l'intérieur du cylindre est facilement déterminée et donc le volume occupé par le gaz com- pressible et élastique introduit' dans la chambre 8 du cylindre. Les qualités, et notamment la réponse d'un tel compen- sateursont déterminées avec précision. Le fonctionnement d'un tel compensateur est alors évident par exemple si deux forces opposées sont appliquées respectivement sur les rotules 12 et 27, la tige 16 va rentrer dans le cylindre et repousser le piston séparateur sans venir au contact de celui- ci du fait, notamment, du processus de remplissage tel que décrit cidessus. En effet, la tige ne peut venir au contact du piston séparateur que lorsque la chambre 8 est presque tota- lement vidée de son fluide compressible. Ce point est important car il constitue une sécurité, c'est-à-dire une butée mécanique en fin de course pour la tige, mais en ayant utilisé le maximum des possibilités d'élasticité ou de fonction ressort de ce compensateur. Bien entendu, le compensateur comprend un moyen qui permet de surveiller la valeur de la pression du fluide compressible dans la chambre 8, comme mention- né précédemment, ce qui détermine si le compensateur est toujours utilisable. En effet, si la pression du gaz contenu dans la cham- bre 8 venait à diminuer d'une quantité trop importan- te, la pression exercée sur la couronne 32 descendrait en-dessous d'un certain seuil de valeur permettant au ressort 34 de pousser le piston, et de faire, notamment, appara tre l'indicateur 38 aux yeux de tous observateurs qui pourront alors agir en consé- quence, et procéder aux interventions d'usage. Sur la figure 1, il a été décrit un mode de réalisa- tion d'un piston différentiel dont l'étanchéité des deux sections de valeur différente est obtenue par des joints tels que, par exemple, des "0-Ring". Cependant, de tels joints peuvent, dans certains cas, présenter des inconvénients, et notamment fuir pour de très hautes pressions. La figure 2 représente un autre mode de réalisation d'un moyen permettant de détecter la valeur de la pression régnant à l'intérieur de la chambre 8 com- prenant le fluide compressible qui peut être utili- sé pour des hautes pressions, mais aussi sur des fluides corrosifs. Ce moyen est constitué par un piston différentiel à deux sections de valeur différente, respective- ment 50 et 51, liées solidairement entre elles par un moyen de liaison comme notamment une tige rigide 52, la section 50 étant inférieure à la sec- tion 51. Dans ce cas, les étanchéités, à la périphérie des sections 50 et 51, sont obtenues respectivement par deux membranes a soufflets 53 et 54, soudées par exemple aux sections 50, 51, et à la paroi de la tige 16. Comme précédeniraent, dans le cas du mode de réalisa- tion selon la figure 1, le piston différentiel est soumis à l'action dtui ressort 55. Eventuellement, pour limiter l'écrasement du ressort 55, une butée mécanique 56 peut 9tre prévueo Il est, de plus, précisé que le développement des membranes est suffisamment important pour que, lors- que la pression à l'intérieur de la cavité 17 baisse à une valeur inacceptable, la section 50 puisse émerger d'un orifice 57 pratiqué dans la paroi 35 de la tige 16 pour indiquer comme précédemment décrit, cette faiblesse de pression. Les figures 1 et 2 représentent deux modes de réali- sation du moyen permettant de mesurer en tout ou rien la valeur de la pression à l'intérieur du compensateur. Cependant, malgré leur sensibilité, ils peuvent présenter un inconvénient, notamment du fait de l'indication de la valeur de la pression sous cette forme. En effet, il peut être avantageux, dans-certains cas, de conna tre la vraie valeur de la pression à tout instant. Pour cela, le moyen pour mesurer la pression à l'in- térieur notamment de la cavité 17 peut être consti- tué par un manomètre 60 branché directement dans la cavité 17 à l'extrémité de la tige 16 la plus éloi- gné du cylindre 1. Le manomètre comprend un moyen de visualisation de la valeur vraie de la pression régnant à l'intérieur du compensateur, ce moyen de signalisation pouvant être constitué comme illustré sur la figure 3, par un cadran 61 apparaissant graduellement, de plus en plus, dans un fenêtre 62 au fur et à mesure que la pression dans la cavité 17, et donc dans la cham- bre 8 diminue. R E V E N D ICAT 0 TION S 1/ Compensateur, notamment & fluide compressi- ble comme un gaz comprenant un cylindre (1), un pis- ton séparateur (2) coulissant dans ledit cylindre (1) pour diviser ledit cylindre en deux, ou une première et une seconde chambre (7,8) à volume variant de façon inversement proportionnelle, une tige coulis- sant (16) dans unpassage étanche (15) à une extrémi- té (14) dudit cylindre (1), ladite tige (16) compre- nant une cavité creuse (17) longitudinale à une ou- verture, ladite ouverture (19) débouchant & l'extré- mité de ladite tige plongeant dans ladite première chambre (7) du cylindre et comportant à son autre extrémité (25) des moyens pour détecter la pression dans ladite cavité, un fluide compressible dans la- dite seconde chambre (8) et un fluide incompressible dans lesdites première chambre (7) et cavité (11). 2/ Compensateur selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que le passage étanche (15) est défini par un palier amovible comportant deux portées de glissement (20,21).o 3/ Compensateur selon la revendication 2, ca- ractérisé par le fait que ledit palier est constitué d'un manchon (23) disposé dans ledit cylindre (1) et de moyens de fixation dudit manchon (23) dans ledit cylindre. 4/ Compensateur selon l'une des revendications 1 a 3, caractérisé par le fait que les moyens pour détecter la pression dans ladite cavité creuse (17) comnprennent un piston (29) à deux sections différen- tielles (30231) disposées dans un alésage (46) sensi- blement transversal à ladite cavité (17) ayant deux sections complémentaires de celles du piston (29) des moyens d'étanchéité, respectivement entre les deux sections dudit piston et celles correspondantes dudit alésage. 5/ Compensateur selon la revendication 4, ca- ractérisé par le fait que lesdits moyens d'étanchéité sont constitués par des joints d'étanchéité coulis- sants. 6/ Compensateur selon la revendication 4, ca- ractérisé par le fait que les moyens d'étanchéité sont constitués par des membranes (53,54) à soufflets, liées respectivement aux sections du piston (29) et aux sections dudit passage transversal (15). 7/ Compensateur selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que ledit piston sup- porte un ergot (38) apte à émerger dudit alésage pour une position déterminée dudit piston (29). 8/ Compensateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour mesurer la pression de ladite cavité (17) 9/ Compensateur selon la revendication 8, ca- ractérisé par le fait que lesdits moyens pour mesurer la pression sont constitués par un manomètre (60) relié à ladite cavité (17).