Brevet FR2551519A1 — publié le 19850308

255151DISPOSITIF DE COMPENSATION DE VOLUME ET DE PRECONTRAINTE POUR AMORTISSEURS HYDRAULIQUES A PALETTES TOURNANTES L'invention concerne un amortisseur à palettes tournantes, composé d'un stator divisé en plusieurs chambres 5 de travail par des palettes de stator et dans lequel un rotor muni de palettes de rotor est monté mobile en rotation alternative, et complété par des accumulateurs raccordés par des passages à section constante et qui sont associés aux chambres de travail pour jouer le rôle de dispositif de com10 pensation du volume en présence de fluctuations du volume résultant de l'échauffement du liquide d'amortissement. De tels amortisseurs à palettes tournantes sont utilisés en particulier dans le cas de lourds véhicules à chenilles, dans lesquels il est déjà nécessaire de dévelop15 per de grandes forces d'amortissement à de faibles vitesses du débattement de la suspension Dans un amortisseur proposé dans la demande de brevet DE OS 2 457 042 la compensation du volume est assurée au moyens d'une pré-ouverture constante menant à un accumulateur de pression élastique Toutefois, 20 ces pré-ouvertures constantes conduisent à un conflit d'objectifs; en effet, si les pré- ouvertures sont calculées suffisamment grandes pour protéger l'amortisseur d'une contrainte de pression trop élevée, on ne peut produire que de faibles forces d'amortissement aux faibles vitesses de dé25 battement. Le but de la présente invention est de créer un dispositif de compensation des fluctuations thermiques du volume du fluide de travail d'un amortisseur hydraulique à palettes tournantes, qui évite les pré-ouvertures mais ex30 clut cependant l'élévation du niveau de pression qui pourrait résulter d'un accroissement du volume du liquide de travail dû à la température. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que des clapets de compensation sont disposés entre les 35 chambres de travail et l'accumulateur ou les conduites de l'accumulateur Cette disposition permet de réaliser un amortisseur dans lequel, dès détermination du sens de rota- tion instantané, on dispose toujours d'une ouverture de dimension suffisamment grande dans les chambres qui ne sont pas sollicitées par la pression de travail à cet instant. Pour assurer la coordination des clapets, les cla5 pets de compensation sont accouplés rigidement entre euxpar paires et ce, soit hydrauliquement, soit mécaniquement par l'intermédiaire d'un poussoir Cette disposition assure la simultanéité de la fermeture d'un passage et de l'ouverture de l'autre passage qui donne sur l'autre chambre de travail. 10 Selon une autre caractéristique, les clapets de compensation sont constitués par des clapets anti-retour commandés à grande section de passage. Selon une autre caractéristique de l'invention, une ou plusieurs pompes d'alimentation est ou sont associées 15 aux clapets de compensation Il est alors avantageux que, selon une autre caractéristique, les pompes d'alimentation soient constituées par des pompes à piston mues par lapression de l'amortisseur Dans une réalisation avantageuse, des accumulateurs de pression élastiques sont associés à 20 ces pompes, chacun formant un sous-ensemble avec la pompe correspondante. Une forme particulièrement simple de réalisation de la pompe d'alimentation est obtenue lorsque le piston est utilisé simultanément comme piston de pompe et piston 25 d'accumulateur à ressort. L'invention sera décrite ci-après de façon plus détaillée, en référence au dessin dans lequel: La figure 1 est une représentation schématique d'un amortisseur à palettes tournantes muni de clapets de 30 compensation commandés par le sens de rotation; La figure 2 montre un amortisseur à palettes tournantes selon la figure 1, auquel est associé un réservoir collecteur sans pression; La figure 3 représente une pompe d'alimentation 35 munie d'un accumulateur élastique intégré. La figure 4 est une vue d'ensemble d'un amortis- seur à palettes tournantes, et La figure 5 représente une pompe associée à l'amortisseur à palettes tournantes selon la figure 4. L' amortisseur à palettes tournantes ( 10) repré5 senté sur les figures 1 et 2 est essentiellement composé d'un stator cylindrique ( 11) dans lequel un rotor ( 12) est monté mobile en rotation alternative Sur la paroi intérieure du stator ( 11) sont disposées des paletttes de stator ( 13) entre lesquelles peuvent tourner des palettes de rotor 10 ( 14) associées au rotor ( 12) Le volume intérieur du stator ( 11) est divisé par les palettes ( 13) du stator et les palettes ( 14) du rotor en chambres de pression ( 18) et chambres d'aspiration ( 19) mutuellement adjacentes L'association de ces chambres ( 18) et ( 19) avec le côté aspiration 15 et le côtépression s'effectue alternativement sous l'effet du sens de rotation instantané du rotor ( 12). Pour recevoir les forces d'amortissement les palettes ( 14) du rotor sont munies de soupapes d'amortissement ( 15) Dans l'exemple représenté le rotor ( 12) est muni de 20 deux palettes ( 14) auxquelles sont associées deux palettes de stator ( 13); dans d'autres formes d'exécution un nombre supérieur de palettes d'amortissement ( 13, 14) peut être prévu A chaque palette de rotor ( 14) est associée, dans la forme d'exécution représentée par la figure 1, une paire de 25 soupapes d'amortissement à direction opposée, dont le sens de travail se modifie à chaque changement de sens de rotation (flèche 20) du rotor ( 12). Pour leur étanchéité avec la paroi interne du stator ( 11) les palettes ( 14) du rotor comportent, à leurs ex30 trémités, des garnitures d'étanchéité ( 17) tandis que les palettes ( 13) du stator comportent des garnitures d'étanchéité ( 16) vis à vis du rotor ( 12). A chaque chambre d'aspiration ( 19) sont associées des ouvertures ( 22) de chambre d'aspiration et, à chaque chambre de pression ( 18), sont associées des ouvertures ( 23) de chambre de pression Ces ouvertures ( 22) et ( 23) mènent, par des conduites ( 24) et ( 25), à un groupe de clapets de compensation ( 21) Ce groupe de clapets de compensation ( 21) comprend un clapet anti-retour de chambre d'aspiration ( 26) et un clapet anti-retour-de chambre de pression ( 27) Dans cet exemple de réalisation, les deux clapets anti-retour ( 26) et ( 27) sont reliés rigidement entre eux, de façon mécanique, par l'intermédiaire d'un couplage de clapets ( 28) réalisé sous la forme d'un ooussoir et ils dégagent une section de passage nécessaire vers une conduite d'accumulateur ( 29) ou obture cette section de passage. Comme le montre la figure 2, la conduite d'accumulateur ( 29) mène à un accumulateur élastique ( 30) ou à un réservoir collecteur sans pression ( 31) Ce réservoir collecteur ( 31) est sous pression atmosphérique et son niveau peut être complété Le volume de dilatation qui sort de l'a15 mortisseur à palettes tournantes ( 10) en réponse à unéchauffement est envoyé à ce réservoir collecteur ( 31) Si, lors du refroidissement de l'accumulateur à palettes tournantes ( 10), on a besoin de faire pénétrer un volume de compensation dans les chambres de travail ( 18) ou ( 19), le liquide d'amortisseur peut être renvoyé au moyen d'une pompe d'alimentation ( 32) Un exemple de réalisation d'une pompe d'alimentation ( 32) est représenté sur la figure 3 Cette pompe d'alimentation ( 32) peut être mue par la pression de l'amortisseur, les accumulateurs élastiques ( 30) srvant alors à ré25 gulariser le débit de la pompe et sa pression Dans la forme de réalisation particulièrement simple représentée ici, le piston ( 37) est muni d'un clapet anti-retour de piston ( 34) Dans une autre forme de réalisation, la fonction du clapet anti-retour ( 35) peut être assurée par les clapets 30 de compensation Le piston ( 37) travaille en antagonisme avec un ressort ( 38) et refoule le liquide d'amortisseur vers la chambre de travail ( 18) ou ( 19) par l'intermédiaire d'une conduite ( 24) Ce groupe clapet-pompe assure automatiquement la purge d'air de l'amortisseur à palettes tour35 nantes ( 10) au moment de la mise en service L'air éventuellement enfermé au moment du montage est éjecté par l'inter- médiaire des clapets de compensation ( 21) et envoyé au réservoir collecteur sans pression ( 31). Alors que, sur les figures 1, 2, et 3, les différents composants du circuit ont été représentés séparement pour simplifier la description, les figures 4 et 5 serviront maintenant à expliquer l'ensemble du dispositif avec tous ses éléments. Sur la figure 4, ( 111) désigne le stator de l'amortisseur à palettes tournantes Le rotor est désigné par 10 ( 112) Il présente deux palettes tournantes ( 113) et ( 114). A l'intérieur du stator ( 111), la palette tournante ( 114) définit deuxchambresd'amortissement ( 115 a) et ( 115 b) en combinaison avec deux palettes de stator ( 116) et ( 117) Les chambres d'amortissement sont étanchées par des garnitures 15 ( 118), ( 119) et ( 120) Les deux chambres d'amortissement ( 115 a) et ( 115 b) sont reliées l'une à l'autre par deux passages d'amortissement ( 121) et ( 122) qui renferment des clapets antiretour( 123)et( 124) orientés ensens inverse l'un de l'autre. Grâce à ces clapets anti-retour, il est possible de régler 20 le comportement d'amortissement de l'amortisseur selon des modes différents dans les deux sens de rotation, si cela est souhaitable. Sur le côté gauche de la figure 4, sont prévues des chambres d'amortissement correspondantes Pour la des25 cription du fonctionnement, il n'est pas nécessaire d'expliquer ces chambres de façon plus précise, puisqu'elles travaillent exactement de la même façon que les chambres d'amortissement ( 115 a) et ( 115 b) situées sur le côté droit. Lorsque le rotor ( 112) tourne dans le sens des ai30 guilles d'un montre par rapport au stator ( 111), la chambre ( 115 b) se rétrécit, tandis que la chambre ( 115 a) s'agrandit. L'équilibrage se produit alors, à travers le passage d'amortissement ( 122), le clapet anti-retour ( 124) s'ouvrant Lorsque le rotor ( 112) tourne dans le sens inverse de celui des 35 aiguilles d'une montre, le volume de la chambre d'amortissement ( 115 a) diminue et le volume de la chambre d'amortisse- ment ( 115 b) s'agrandit, l'équilibrage se produisant alors à travers le passage d'amortissement ( 121), alors que le clapet anti-retour ( 123) est ouvert Ce mode de fonctionnement est valable tant que le volume total du liquide a'amortisse5 ment dans les deux chambres d'amortissement ( 115 a) et ( 115 b) demeure constant Lorsque le volume total du liquide d'amortissement contenu dans les deux chambres d'amortissement ( 115 a) et ( 115 b) varie, par exemple s'accroît en raison dune élévation de la température, il doit nécessairement se prolo duire une compensation de volume afin que la pression régnant dans les deux chambres d'amortissement ( 115 a), ( 115 b) ne s'élève pas au-dessus de la limite admissible La chambre d'amortissement ( 115 a) est reliée à un clapet de sortie ( 126 a) par une conduite de compensation ( 125 a), tandis que 15 la chambre d'amortissement ( 115 b) est reliée à un clapet de sortie ( 126 b) par une conduite de compensation ( 125 b) Les clapets de sortie ( 126 a), ( 126 b) sont constitués,dans le cas considéré, par des billes ( 127 a), ( 127 b) à chacune desquelles est associé un siège de clapet ( 128 a), ( 128 b) Les deux 20 clapets de sortie ( 126 a), ( 126 b) sont reliés par une conduite de retour commune ( 129) à un réservoir de liquide d'amortissement à basse pression ( 130) Une tige de poussée ( 131) est appuyée contre les deux billes ( 127 a), ( 127 b) des clapets Cette tige de poussée ( 131) établit une relation posi25 tive entre les états de deux clapets de sortie ( 126 a), ( 126 b) de telle manière que le clapet de sortie ( 126 a) soit ouvert lorsque le clapet de sortie ( 126 b) est fermé, et inversement. Lorsque le rotor ( 112) tourne dans le sens des 30 aiguilles d'une montre, il règne une pression élevée dans la chambre d'amortissement ( 115 b) et cette pression élevée ne peut pas s'échapper par la conduite de compensation ( 125 b) parce que le clapet de sortie ( 126 b) se ferme nécessairement sous l'effet de cette pression élevée Dans ce processus, la chambre d'amortissement ( 115 a) est reliée au réservoir à basse pression (réservoir 130) par l'intermédiaire de la conduite de compensation ( 125 a) et du clapet de sortie ( 126 a), de sorte qu'un éventuel accroissement du volume résultant d'un échauffement du liquide d'amortissement peut être compensé par le fait que l'excédent de volume de liquide d'amortissement s'écoule vers le réservoir à basse pression ( 130) par la conduite de compensation ( 125 a), le clapet de sortie ( 126 a) et l'ajutage calibré ( 132) Cet ajutage ( 132) peut être remplacé par les pertes de charges internes qui se produisent dans la conduite de retour ( 129), le clapet de sortie ( 126 a) et la conduite de compensation 10 ( 125 a). Par ailleurs, on fait en sorte que les deux chambres d'amortissement ( 115 a) et ( 115 b) soient alimentées en liquide d'amortissement, lorsque le volume de liquide qui y est contenu décroît A cet effet, il est prévu des pompes 15 ( 133 a) et ( 133 b) La pompe ( 133 a) aspire du liquide d'amortissement à travers un clapet d'aspiration de pompe ( 134 a) et l'accumule dans un accumulateur à pression ( 135 a) qui est en communication avec la chambre d'amortissement ( 115 a) par l'intermédiaire d'un clapet de remplissage ( 136 a) La 20 pompe ( 133 a) est mue, au travers d'une conduite de fluide moteur ( 137 a), par la haute pression qui s'accumule dans la chambre d'amortissement ( 115 b) lorsque le rotor ( 112) tourne dans le sens des aiguilles d'une montre La même observation est valable pour le circuit de la pompe ( 133 b) et les 25 composants de circuit correspondants. Lorsqu'il se produit dans l'une des chambres d'amortissement ( 115 a) un retrait du volume de liquide d'amortissement qui y est contenu, l'une ou l'autre des pompes ( 133 a) et ( 133 b) complète le remplissage de la chambre 30 d'amortissement correspondante. Sur la figure 5, on a représenté un exemple de réalisation pour une pompe ( 133 a), la pompe ( 133 b) pouvant être de construction exactement identique La pompe ( 133 a) comprend un piston de pompe ( 138 a) qui coulisse dans un cy35 lindre de pompe ( 139 a) Une tige de piston moteur ( 140 a) solidaire du piston de pompe ( 138 a) coulisse dans un cylin- dre moteur ( 142 a) Le cylindre moteur ( 142 a) est relié à la chambre d'amortissement ( 115 b) par une conduite de fluide moteur ( 137 a) Le piston de pompe ( 138 a) est sollicité vers la droite sur la figure 5 parun ressort de compression hé5 licoidal ( 143 a) La chambre de pompe ( 144 a) située à la gauche du piston ( 138 a) de lapompe est reliée au réservoir de basse pression ( 130) par l'intermédiaire du clapet d'aspiration ( 134 a) de la pompe La chambre ( 145 a) de la pompe située à la droite du piston ( 138 a) de la pompe est reliée 10 à la chambre d'amortissement ( 115 a) par l'intermédiaire du clapet de remplissage ( 136 a) Les deux chambres ( 144 a) et ( 145 a) de la pompe sont reliées par un clapet anti-retour ( 146 a) qui s'ouvre vers la chambre ( 145 a) de la pompe. Lorsqu'il se produit un choc de pression dans la 15 chambre d'amortissement ( 115 b) à la suite d'un choc de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, ce choc de pression est transmis au cylindre moteur ( 142 a) par la conduite de fluide moteur ( 137 a), de sorte que le piston moteur ( 140 a) est repoussé vers la gauche et que le piston ( 138 a) 20 de la pompe est repoussé également avec lui Dans ce mouvement, le clapet d'aspiration ( 134 a) de la pompe se ferme et le clapet anti-retour ( 146 a) s'ouvre. Le piston ( 138 a) de la pompe comprime le ressort de compression hélicoidal ( 143 a) Le liquide d'amortissement 25 parvient dans la chambre de droite ( 145 a) de la pompe à travers le clapet anti-retour ( 146 a) Lorsque le choc de pression qui s'est produit dans la chambre d'amortissement ( 115 b) est terminé, il existe dans la chambre ( 145 a) de la pompe un volume de liquide d'amortissement, qui est retenu sous une pression de précontrainte par le ressort de compression hélicoïdal ( 143 a) Cette pression de précontrainte est disponible à tout moment pour compléter le remplissage dans la chambre d'amortissement ( 115 a) par l'intermédiaire du clapet de remplissage ( 136 a) et de la conduite de compensation ( 125 a) lorsqu'il manque du liquide d'amortissement dans cette chambre Grâce à l'ajutage calibré ( 132), il ne peut pas se 2551 5 1 9 g produire de détente brusque du ressort de compression hélicoidal ( 143 a) par suite d'échappement du liquide d'amortissement par le clapet de sortie ( 126 a), même lorsque le clapet de sortie ( 126 a) est ouvert L'ajutage calibré ( 132) est responsable de la valeur de la pression à l'admission. La chambre ( 145 a) de la pompe et le ressort de compression hélicoïdal ( 143 a) sont représentés symboliquement sur la figure 4 par l'accumulateur de pression ( 135 b). Si les chambres d'amortissement ( 115 a) et ( 115 b) 10 sont partiellement remplies d'air au début du fonctionnement, l'air se rassemble dans la chambre d'amortissement supérieure ( 115 a) Lorsque, après une phase de haute pression dans la chambre d'amortissement ( 115 a) , le sens de rotation du rotor ( 112) s'inverse et le clapet de sortie ( 1268 15 s'ouvre, l'air encore comprimé peut s'échapper de sorte que, en tout cas après quelques mouvements alternatifs du rotor ( 112), il s'est produit une purge d'air. 2 5 15 19 -REVENDICATIONS1 Amortisseur à palettes tournantes composé d'un stator divisé en chambres de travail par des palettes de stator et dans lequel un rotor muni de palettes de rotor est monté mobile en rotation alternative, des accumulateurs raccordés par des passages à section constante étant associés aux chambres de travail pour jouer le rôle de dispositif de compensation de volume lors de fluctuations du volume résultant de l'échauffement du liquide d'amortissement, 10 caractérisé en ce que des clapets de compensation ( 26, 27) sont interposés entre les chambres de travail ( 18, 19) et l'accumulateur ( 30,31) ou les conduites ( 29) des accumulateurs. 2 Amortisseur à palettes tournantes selon la re15 vendication 1, caractérisé en ce que les clapets de compensation ( 26, 27) sont connectés en série avec les passages à section constante ( 22, 23). 3 Amortisseur à palettes tournantes selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les clapets de 20 compensation ( 26, 27) sont accouplés rigidement entre eux par paires et sont accouplés soit hydrauliquement, soit mécaniquement par l'intermédiaire d'un poussoir ( 28). 4 Amortisseur à palettes tournantes selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les clapets de 25 compensation ( 26, 27) sont des clapets anti-retour à grande section de passage, à commande impérative. Amortisseur à palettes tournantes selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'huile sortant des clapets de compensation ( 26, 27) est envoyée dans un réservoir collecteur ( 31) qui est en communication avec la pression atmosphérique. 6 Amortisseur à palettes tournantes selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une ou plusieurs pompes d'alimentation ( 32) est ou sont associées aux clapets 35 de compensation ( 26, 27). 7 Amortisseur à palettes tournantes selon les 25515 19 il revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les pompes d'alimentation ( 32) sont constituées par des pompes à piston mues par la pression de l'amortisseur. 8 Amortisseur à palettes tournantes selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un accumulateur est formé par un accumulateur de pression ( 30) connu en soi, qui forme une unité avec la pompe d'alimentation correspondante ( 32). 9 Amortisseur à palettes tournantes selon les 10 revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le piston ( 33) de l'accumulateur à ressort est constitué par un piston plongeur qui fait corps avec le clapet anti-retour ( 37).