Brevet FR2489458A1 — publié le 19820305

La présente invention concerne les amortisseurs, du type fluidique, comme ceux que l'on trouve sur les véhicules tels que les aérodynes, etc. - Dans sa configuration la plus générale, un amortisseur comprend un cylindre dans lequel coulisse une tige dont une partie est formée en piston pour délimiter au moins deux chambres à volume variable en fonction du déplacement relatif du cylindre et de la tige, et des moyens de mise en communication des deux chambres généralement au travers du piston. Ces deux chambres enferment généralement un fluide incompressible comme de l'huile et un fluide com- pressible tel qu'un gaz comme de l'azote. Pour jouer son rôle d'amortisseur, quand la tige, par exemple s'enfonce dans le cylindre, une partie de l'huile contenue dans une chambre passe dans l'autre chambre en comprimant le volume de gaz dont la pression augmente pour procurer l'amortissement désiré qui est le but essentiel d'un tel dispositif. La loi qui gouverne ce genre d'amor- tisseur est bien connue et peut être illustrée par une courbe représentant la force F en fonction de la course C ou-enfoncement par exemple de la tige dans le cylindre. La figure 1 donne un exemple d'une telle fonction. A l'examen d'une telle courbe on s'aperçoit que pour une variation c de course donnée ne correspond qu'une varia- tionbf de force. Le rapport 6 correspond en fait à la valeur de la tangente de la courbe. Pour améliorer notamment le confort des véhicules comportant des amortisseurs de ce type, il pour- rait être intéressant d'obtenir en un point de la courbe des valeurs différentes de cette tangente, c'est-à-dire du rapport Àc. Ceci est impossible avec un amortisseur comme décrit ci-dessus. Pour obtenir de telles variations il faudrait, à la limite, changer d'amortisseur, chose qu'il est impossible de faire. Il existe cependant déjà un moyen pour obtenir une telle adaptation de la valeur de la tangente en un point. Ce moyen consiste, lorsqu'une variation importante de force se produit, à pomper une partie du fluide contenu dans une des chambres,de préférence la chambre d'alimentation. Ce pompage est obtenu par une servopompe commandée en fonction par exemple d'un signal émis par un capteur de force associé à l'amortisseur. Si en théorie ce moyen donne de bons résultats, il est cependant limité dans son application essentiellement du fait que son temps de réponse est trop long, et il ne peut satisfaire que quelques cas possibles d'amortisse- ment. La pompe, de plus, doit pouvoir absorber des débits relativement importants instantanément ce qui lui impose d'être surdimensionnée, ce qui entraîne un surplus de volume et de poids qui est toujours un inconvénient dans te domaine aéronautique. La présente invention a pour but de réaliser un amortis- seur dans lequel il est possible d'adapter la valeur du rapport de variation de la force à la variation de la course pour un enfoncement donné, afin d'éviter les incon- -énients des amortisseurs connus. Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un amortisseur de force comprenant deux parties coulis- santes l'une dans l'autre, définissant par l'intermédiaire d'un piston deux chambres à volume variable, des moyens de mise en communication des deux chambres, caractérisé par le fait que lesdits moyens sont constitués par au moins un conduit dont la section de passage est une fonction de la force à absorber. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description sui- vante donnée en regard des dessins annexés à titre illus- tratif mais nullement limitatif, dans lesquels: - la figure 1 représente une courbe caractéristique d'un amortisseur donnant la valeur de la course en fonction de la force appliquée sous charge statique et, - la figure 2 une partie d'un mode de réalisation d'un amortisseur selon l'invention et, - la figure 3 un sbhéma synoptique explicité sous forme d'un algorithme d'une partie de l'amortisseur associée à celle selon la figure 2. La figure 1 déjà mentionnée précédemment, représente la courbe caractéristique d'un amortisseur donné. En se reportant à cette courbe, on peut considérer que pour une certaine charge f 1, l'amortisseur a un enfoncement par rapport à un point d'origine O de C-I. Pour cet amortisseur, si l'on admet que pour une variation q 1 au voisinage de cette force i, il doit correspondre une variation de courseAC 1, fonction de la tangente TI au point de la courbe ayant pour coordonnées f 1 et C 1. On conçoit alors que si la valeur de la pente de cette tan- gente est importante, l'amortisseur aura une certaine raideur et ceci se produit essentiellement quand il tra- vaille sous forte charge, c'est-à-dire vers la fin de course de l'amortisseur. C'est ainsi que pour des avions chargés roulant sur une piste en mauvais état, il est intéressant, avec un amor- tisseur donné, qu'il est bien entendu impossible de rem- placer par un autre, de faire varier en un point de sa course, exemple (tf: Cl), la valeur de sa raideur ou tan- gente et de lui donner par exemple des valeurs plus fai- bles comme T2 ou T3, au moment ou l'avion passe en rou- lant sur une bosse, pour obtenir juste à cet instant un amortisseur plus souple ou moins raide, mais qui reprenne aussitôt sa raideur normale dès cette aspérité passée. Les réalisations d'amortisseurs représentées sur les fi- gures 2 et 3 permettent d'obtenir le résultat mentionné ci-dessus. L'amortisseur représenté schématiquement sur la figure 2 comprend essentiellement deux parties 1 et 2 coulissantes l'une dans l'autre, que les techniciens ont l'habitude de dénommées respectivement le cylindre (1) et la tige (2). La tige 2 coulisse dans le cylindre 1 par l'intermédiaire d'un piston 3 définissant respectivement deux chambres 4 et 5, et éventuellement comme dans ce mode de réalisation une chambre auxiliaire annulaire 6 comprise entre les deux parois 7 et 8, le piston 3 et l'extrémité 9 du cylin- dre conformé en un passage étanche 10 coulissant sur la surface extérieure de la paroi 8. Dans un amortisseur classique, -le piston comprend des moyens pour mettre en communication la chambre 4 avec les deux chambres 5 et 6. Ces moyens sont généralement constitués par des conduits traversant le piston auxquels sont associés généralement des clapets de freinage en retour qui ont des orifices définis. Dans le présent cas,-le piston comprend une pluralité de conduits, 11,12,13,14,15,20, mettant en communication la chambre 4 avec les chambres 5 et-6, associés à un tiroir 16 pouvant coulisser dans un alésage 17 réalisé dans la tige 2. Le tiroir peut se déplacer dans cet alésage 17 et obtenir différentes connexions pour différentes positions déter- minées du tiroir 16. Ainsi, pour les différentes positions possibles du tiroir, il est possible d'obtenir une loi de variation de la sec- tion de passage des communications entre les chambres 4,5 et 6. Une courbe de variation de cette loi est représentée en encart sur la figure 2, qui donne la valeur de la sec- tion de passage is en fonction du déplacement linc-aire "x du tiroir 16. Plus précisément, dans ce mode de réalisation illustré, la tige est réalisée de façon à ce que la chambre 5 soit annulaire autour d'une paroi 18 délimitant le logement 17, ce logement traversant de part en part, dans son axe longi- tudinal, la tige pour déboucher en 19 dans la chambre 4. De ce logement 17 partent respectivement les conduits 11,12 et 14 vers la chambre annulaire 6, et les conduits 13, 15 et 20 vers la chambre 5. Les deux chambres 5 et 6 sont reliées respectivement par deux ensembles de conduits (11,12,14) et (13,15,20) dont au moins -an conduit de chaque ensemble est terminé par un clapet de freinage comme les clapets 21 et 22. Comme il à été dit précédemment, les différents orifices de chaque ensemble sont mis en communication au moyen d'un tiroir 16 qui coulisse dans l'alésage 17. Ce tiroir est généralement constitué d'une tige cylindrique comportant à sa périphérie des évidements qui permettent de mettre en communication différents orifices de conduits en fonction de la position de ce tiroir. Bien entendu, ce tiroir peut être constitué d'une seule tige, mais il peut aussi comporter une pluralité de tiges télescopiques, ren- trant l'une dans l'autre pour obtenir une plus grande possi- bilité de connexion entre les différents orifices. Le mode de réalisation illustré sur la figure 2 comprend un tiroir 16 formé de deux tiges 25 et 26, une portion de la tige pleine 26 coulissant à l'intérieur de la tige 25. La tige intérieure 26 se termine à une extrémité 27 par une partie coulissante, de même diamètre que l'alésage 17, tra- vers(epar un conduit 28 mettant en communication la chambre 4 avec l'espace 29 compris entre la paroi 18 de l'alésage 17 et la partie de la tige 26 coulissant à l'intérieur de la tige 25. Cet espace 29 constitue en fait une chambre annu- laire dans laquelle se déplace la tige creuse 25. La portion 27 comprend, en plus, des orifices latéraux 30 et 31 traver- sant cette portion du conduit 28 jusqu'à sa surface extérieure qui coulisse contre la paroi de l'alésage 17. De même, la tige 25 comprend un évidement 32 à son extrémité 33, autour de la tige 26, co unicat par un petit conduit 34 avec une gorge annulaire 35 réalisée sur sa surface exté- rieure, celle qui est en contact avec la paroi de l'alésage 17. Enfin, ces deux tiges se terminent par leurs autres extrémi- tés respectivement 36 et 37 émergeant de la tige 2 en forme de piston 38 et 39 de vérin, coopérant respectivement avec deux cylindres 40 et 41 formamt le corps des vérins. Ces deux cylindres de vérin 40 et 41 étant alimentés respective- ment par deuxpairesde conduits d'alimentation 42,43 et 414,45 permuettent, par une alimentation adéquate à partir d'une source de fluide sous pression 46 commandablede positionner ces deux tiges dans des positions voulues. Les deux tiges 25 et 26 comportent chacune des doigts 47,48 qui sortent respectivement des chambres 40 et 41 pour indiquer de façon visible la position de ces tiges, éventuellement couplés avec par exemple des moyens électroniques schématique- ment représentés en 50 et 51 pour délivrer des signaux repré- sentatifs de la position des deux tiges 25 et 26. De plus, le doigt 47 est monté sur épaulement 53 soumis à l'action d'un ressort 52 permettant de maintenir ce doigt 47 constamment au contact de la tête de piston 38, de façon à pouvoir facilement découpler cette tête avec l'extérieur du vérin 40, étant donné que ce doigt ne peut être intégré à ce piston comme est le doigt 48 au piston 39 de la tige 26. Comme il a été décrit ci-dessus, les deux tiges peuvent être déplacées en translation par une alimentation appro- priée en fluide sous pression des deux vérins de commande par les conduits d'alimentation respectifs 44,45 et 42,43. Les positions de ces deux tiges sont commandées par asser- vissement pour procurer les résultats rappelés ci-avant. La figure 3 représente un mode de réalisation sous forme sché- matique du système de commande de la position des deux tiges et 26. L'amortisseur illustré sur la figure 2 est schématisé sur cette figure 3, mais les éléments essentiels s'y retrouvent. En l'occurrence le cylindre 1, la tige 2, les chambres 4,5 et 6, les deux tiges 25 et 26, les capteurs de position 50 et 51 respectivement des deux tiges 25 et 26. Les moyens d'asservissement comprennent un capteur d'enfon- cement 60 de la tige 2 de l'amortisseur dans le cylindre 1 qui délivre à sa sortie 61 un signal représentatif de la position de ces deux éléments l'un par rapport à l'autre. Ce capteur peut être réalisé de différente façon comme, par exemple, un capteur optique en regard d'une règle, position- née sur la tige, avec des surfaces réfléchissantes fonction de l'enfoncement, ou bien encore un capteur magnétique fixé sur l'un des deux éléments coopérant avec un moyen aimanté fixé sur l'autre. Eventuellement, le capteur 60 peut comporter une deuxième sortie 62 qui est apte à délivrer un second signal donnant le sens de déplacement relatif des deux éléments 2 et 1 qui, appliqué à un dérivateur 63 pourra être transformé en un signal, par exemple positif quand la tige 2 s'enfonce,et négatif quand la tige sort, à la sortie 64 de ce dérivateur. La sortie 61 du capteur d'enfoncement est relié à l'entrée d'un circuit pré-programmé 66 qui pourra transformer le signal obtenu à la sortie du capteur 60 représentatif de l'enfoncement ou, comme dit précédemment, de la course, en un signal délivré à la sortie 67 représentatif de la force à laquele est normalement soumis l'amortisseur suivant une fonction de transformation comme celle qui est représentée sur la figure 1. Les moyens comprennent aussi un capteur d'effort 68 permet- tant de délivrer à sa sortie 69 un signal instantané repré- sentatif de l'effort auquel est soumis instantanément l'a- mortisseur (l'aéronef). D'une façon normale, quand l'aéronef est statique, le cap- teur d'enfoncement avec le transformateur d'enfoncement en forces et le capteur d'effort délivrent à leurs sorties respectivement 67 et 69, un même signal. Par contre, quand l'aéronef passe sur une bosse (en négatif ou positif), il est soumis à un effort instantané et c'est cet effort que l'amortisseur a normalement à amortir, ce qui modifie son enfoncement. Ainsi, le capteur d'effort peut être constitué par exemple par un élément de jauge de contrainte, monté en pont, asso- cié à la partie de l'amortisseur qui est soumis à ces efforts instantanés. Les sorties 67 du transformateur 66 et 69 du capteur d'ef- fort 68 sont reliées respectivement aux deux entrées 70 et 71 d'un comparateur 72 constitué par exemple par un ampli- ficateur différentiel dont la sortie 73 est reliée à des moyens 74 et 75 permettant de commander la source de fluide 46 alimentant les-deux vérins 40 et 41 de déplacement des deux tiges 25 et 26 du tiroir 16. Plus précisément, la sortie 76 du comparateur 72 est reliée respectivement aux deux entrées 76,77 de deux portes logi- ques 78,79 dont les deux autres entrées 80 et 81 sont re- liées à la sortie 82 du dérivateur 6. - Les sorties 83 et 84 de ces deux portes logiques 78 et 79 sont respectivement reliées aux entrées 85 et 86 de deux comparateurs 87 et 88 dont les deux autres entrées 89 et sont respectivement connectées aux sorties 91,92 des deux capteurs de position 50,51 des deux tiges 25 et 26, dans le logement 17. Les sorties 93,94 respectives de ces deux comparateurs 87 et 88 commandent alors les sources d'alimentation 95,96, particulières de l'alimentation générale 46, de chaque vérin 40 et 41. C'est ainsi que les conduits de sortie 97 et 98 sont reliés aux entrées 44,45 du vérin 41 et que les conduits de sortie 99 et 100 sont reliées aux entrées 42 et 43 du vérin 40. Le fonctionnement de l'amortisseur est le suivant: il sera fait en tenant compte des deux figures 2 et 3, plus par- ticulièrement la figure 2, quand il s'agit de la structure particulière du système fluidique d'amortissement et la figure 3 quand il s'agit de moyens de commande d'asservis- sement. Il est tout d'abord supposé que le système fluidique est en position d'équilibre sous la charge par exemple d'un aérodyne. La tige 2,dans le cylindre 1, a un certain en- foncement. Quand, par exemple, l'aérodyne roule sur la piste et que celle-ci n'a pas toutes les qualités de roulement néces- saires,la roue de l'avion peut alors rencontrer des aspé- rités comme des bosses, des creux, etc. Cette rencontre ne se fait généralement pas en douceur et donc brutalement la roue, la jambe et donc l'amortisseur, dans son ensem- ble, est soumis à un effort supplémentaire sur un parcours relativement court. Dans ce cas, dès que l'effort se fait sentir, le capteur d'effort délivre à sa sortie 69 un signal fonction de cet effort, qui, dans ce casst considéré comme une augmenta- tion. Pour sa part, la transformation affiche un signal représentant une certaine valeur d'effort pour l'enfonce- i5 - ment considéré. Si, à l'instant-précédent le choc, les deux signaux aux entrées 70 et 71 du comparateur étaient égaux, du fait du choc, il se produit un déséquilibre de ces signaux et, par conséquent, le comparateur délivre à sa sortie 73 un signal qui est représentatif de ce déséquilibre. Le dérivateur 64, associé au capteur d'enfoncement indique par le signe de son signal en sortie 82 le sens de l'en- foncement qui, appliqué aux deux portes logiques 78 et 79, iaisse passer le signal en sortie du comparateur vers l'une ou l'autre alimentation des deux vérins 40 et 42 avec, par exemple, un sens de commande pour déplacer sui- vant la loi choisie l'une et/ou l'autre des tiges 25.et 26 du tiroir 16. Cette loi sera déterminée en fonction de différents éléments, notamment de la masse du véhicule sur lequel est monté ce genre d'amortisseur, des diamètres des orifices entre les différentes chambres 4,5,6 et leurs combinaisons possibles, la structure des systèmes hydrau- il liques, etc. Cependant, il est évident que l'homme de l'art pourra par exemple calculer et régler ces différents cir- cuits du système d'amortissement, et les élaborer à partir d'expérimentation qui lui permettront de les vérifier. Donc, en fonction des différents signe. des signaux# dam le cas choisi pour illustrer le fonctionnement de l'amor- tisseur, c'est-à-dire d'une augmentation d'effort, les tiges peuvent être commandées de la façon suivante" Il 'faut, pourdiminuer la raideur de l'amortisseur, aug- menter le passage du fluide hydraulique de la chambre 4 aux deux chambres 5 et 6. On peut alors supposer que le système d'amortissement est réglé pour que, par exemple, la tige 26 descende dans le logement 17 et qu'elle mette en regard les orifices 12 et 30 ainsi que 31 et 14, et que la tige 25 monte pour déboucher l'entrée des orifices 15 et 20. Dans cette hypothèse, la section de passage des chambres 4à 6 et 4à 5 a augmenté et le fluide peut s'écouler beau- coup plus librement mais non sans être quand même laminé pour obtenir l'amortissement désiré. Généralement, dans le cas d'effort augmentant, la tige 25 est enfoncée en compression dans le cylindre. Donc, quand cet effort supplémentaire cesse, il est bien néces- saire que l'amortisseur revienne à sa position d'équilibre dite en détente. La fin de l'effort sera donc détectée par le capteur d'ef- fort 68 qui délivrera un signal correspondant qui, combiné' dans le comparateur 72 avec celui délivré par le transfor- mateur, va pouvoir ramener les tiges dans une position de définition d'orifice de passage correspondant à la loi de détente choisie, et cela jusqu'à ce que l'amortisseur reprenne sa position d'équilibre comme cela est représenté sur la figure 2. Bien entendu, la position des deux tiges est définie par un signal en sortie des indicateurs 50 et 51 (par exemple potentiométrique) et leur commande en position déterminée est obtenue par un signal qui est appliqué aux entrées des comparateurs 87 et 88 qui recoivent sur leurs autres en- trées les signaux des indicateurs de position et qui comman- dent, suivant le résultat de la comparaison, négative ou 1o positive, soit la montée, soit la descente de ces deux tiges et jusqu'à ce que le résultat de la comparaison obtenu en sorties respectivement 93 et 94 ait atteint la valeur de référence par exemple une différence nulle, et ne commande plus dans un sens ou dans l'autre, l'alimentation des vérins. L'exemple qui a été donné ci-dessus dans un cas particulier peut, bien entendu, prendre différentes formes et être uti- sé pour des autres buts et applications. Notamment, il a été décrit des tiroirs avec deux tiges cou- lissantes en translation pour obtenir différentes communi- cations d'orifice, mais on peut réaliser, suivant les be- soins, des tiroirs en rotation et aussi en combinant les deux mouvements. Mais, plus particulièrement, le dispositif trouve une appli- cation particulièrement avantageuse dans le cas o, par exemple, il est nécessaire de ne pas amortir considérable- ment quand l'amortisseur est soumis au choc par exemple en ne laminant pas considérablement le fluide, quel que soit son sens de déplacement, en compression ou en détente mais, par contre, en laminant de façon plus importante le fluide quand il revientà sa position d'équilibre. Un tel amortisseur est particulièrement avantageux quand par exemple il est sur un aérodyne qui roule sur une piste formée de plaques avec des joints d'une épaisseur non né- gligeable qui forment en fait comme des marches. Dans ce cas, quand la roue de cet aérodyne passe sur une marche, soit l'amortisseur se détend, soit il se comprime facilement car les tiges sont commandées pour don- ner des orifices de passage important, et dès que la marche est passée, les tiges-sont commandées dans une autre posi- tion pour restreindre la section des passages du fluide et alors le laminer pour que l'amortisseur revienne lentement à sa position d'équilibre. REVENDICATIONS 1/ Amortisseur de force comprenant deux parties (1,2) coulissantes, l'une dans l'autre, définissant, par l'intermédiaire d'un piston (3), au moins deux chambres (4,6-4,5) à volume variable, des moyens de mise en communication des deux chambres, caractérisé par le fait que lesdits moyens sont constitués par au moins un conduit (11,22...) dont la section de passage est une fonction de la force à absorber. 2/ Amortisseur selon la revendication 1, caracté- risé par le fait qu'il comprend des moyens de captage (68) de la force à absorber, aptes à délivrer un premier signal représentatif de la force et des moyens de comman- de de la section dudit conduit, en fonction de la valeur dudit premier signal. 3/ Amortisseur selon la revendication 2, caracté- risé par le fait que lesdits moyens de commande, en fonc- tion de la valeur dudit premier signal de la section dudit conduit, comprennent un logement (17) adjacent auxdites deux chambres (4,6-4,5), des orifices débouchant (11,12... 19,20) dudit logement (17) respectivement dans les deux dites chambres (4,5,6), un tiroir (16) déplaçable dans le- dit logement (17) des moyens pour commander le déplacement dudit tiroir, en fonction dudit premier signal représen- tatif de la force de façon à commander la communication desdits orifices entre les deux chambres et le logement. 4/ Amortisseur selon la revendication 3, carac- térisé par le fait que lesdits moyens pour commander le déplacement dudit tiroir en fonction dudit signal com- prennent des moyens pour délivrer un second signal repré- sentatif de la position dudit tiroir dans ledit logement (50,51), des moyens pour déterminer le déplacement des deux dites parties coulissantes (61,64) aptes à délivrer un troisième signal, des moyens (66) pour transformer cedit troisième signal en un quatrième signal représenta- tif d'une force de référence, des moyens (72,74,75) pour comparer lesdits premier, second et quatrième signaux, cesdits moyens étant aptes à délivrer un cinquième signal, et des moyens commandables (46,40,41) pour déplacer ledit tiroir en fonction de la valeur dudit cinquième signal. / Amortisseur selon la revendication 4, caracté- risé par le fait que lesdits moyens commandables pour dé- placer ledit tiroir sont constitués par un vérin (40,41) couplé audit tiroir, une source de fluide (46) commandée dont deux sorties (97,98) (99, 100) sont reliées aux deux entrées (44,45) (42,43) respectives dudit vérin (40,41). 6/ Amortisseur selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé par le fait que ledit tiroir est constitué d'une pluralité de tiges (25,26). 7/ Amortisseur selon la revendication 6, caracté- risé par le fait que lesdites tiges sont coulissantes en translation. 8/ Amortisseur selon la revendication 6, caracté- risé par le fait que lesdites tiges sont coulissantes en rotation. 9/ Amortisseur selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour déter- miner le déplacement des deux dites parties coulissantes comprennent des moyens (60,64) pour déterminer l'amplitude et le sens dudit déplacement.