Brevet FR2549557A1 — publié le 19850125

Dissipateur hydraulique d'énergie à taux multiples La présente invention se rapporte à un dissipateur hydraulique d'énergie à taux de travail multiples, du type télescopique. Ce genre de dissipateur hydraulique d'énergie à taux de travail multiples est plus particulièrement destiné au freinage des mouvements de 5 lacet des bogies de matériels roulants de chemins de fer, mais peut également s'appliquer à des suspensions de véhicules dont les charges varient dans des très larges limites, ainsi qu'à des vérins-amortisseurs de commandes qui doivent agir de façon différente sur diverses parties de leurs courses. On sait, en effet, que les mouvements de lacet d'un bogie, consistant en une rotation lente de part et d'autre, autour de son pivot sur lequel vient s'articuler la caisse, nécessitent un freinage important en ligne droite et un freinage beaucoup moins important en courbe, exigences contradictoires qui jusqu'ici n'ont pu trouver de solution autres que par des 15 compromis insatisfaisants dans les deux cas. Pour ce qui est d'une suspension d'un véhicule à grande variation de charge, la force de freinage, généralement proportionnelle à la vitesse et à la racine carrée de la masse, devient très insuffisante en charge, si elle a été réglée pour la marche à vide, et vice versa. Dans un autre cas, qui est, par exemple, celui des vérins de commandes de machines, on a souvent intérêt à moduler par un freinage approprié la vitesse d'avance, d'approche et de travail, en fonction des diverses phases des opérations. L'objet de la présente invention est donc d'obtenir un taux de 25 freinage hydraulique différent, suivant la position de la course et cela dans les deux sens des mouvements et indépendamment de la vitesse. L'invention s'applique à un dissipateur hydraulique d'énergie du type télescopique comprenant: un cylindre de travail rempli de liquide et partagé en deux chambres par 30 un piston muni de clapets à ressort taré fort ou taré plus faiblement, déterminant les résistances hydrauliques ou taux au cours des mouvements transmis par une tige portant ledit piston, une chambre annulaire de compensation entourant le cylindre de travail, et communiquant par une valve et un clapet taré avec la chambre de travail 35 opposée à la tige du piston. Selon l'invention, le dissipateur comporte un organe à section variable, pénétrant dans un alésage prévu sur le fond du piston et dans une chambre prévue à l'intérieur de la tige du piston, qui commande en fonction de sa position par rapport audit alésage, le passage du liquide entre les 5 deux chambres de travail, soit à travers les clapets faiblement chargés ou soit à travers les clapets plus fortement chargés. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante se rapportant à des modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemples et en se référant aux dessins annexés qui représentent: Figure 1: une vue en coupe axiale d'un dissipateur hydraulique d'énergie à deux taux d'amortissement, dans les deux sens de mouvements, conforme à l'invention, Figure 2: une vue en coupe selon I-I de la figure 1, Figure 3: une vue en coupe axiale partielle à plus grande échel15 le selon II-II de la figure 2, Figure 4: une coupe axiale partielle d'une variante de réalisation de l'invention, Figure 5: une section transversale partielle d'une autre vaiante de réalisation de l'invention. En se reportant tout d'abord à la figure 1, le dissipateur hydraulique d'énergie à deux taux de freinage dans les deux sens, comporte un cylindre de travail 1, divisé par un piston 2 en deux chambres 3 et 4 et entouré d'un tube extérieur 6, formant avec lui une chambre annulaire de compensation 5 Une enveloppe élastique 34 remplie de gaz comprimé sous faible 25 pression, est placée à l'intérieur de la chambre annulaire de compensation Le tube extérieur 6 est obturé à sa partie inférieure par une attache 7, et, à sa partie supérieure, par un contre-piston 8 portant un joint d'étanchéité 9. Une embase 13, reposant sur l'attache 7 et fermant la chambre 4 30 comporte un clapet 26 chargé par un ressort taré 27, permettant au liquide, à partir d'une certaine pression déterminée, de passer de la chambre 4 vers la chambre de compensation 5, à travers les orifices 28 et 29 Une valve 30, maintenue en position de fermeture par un faible ressort 31, permet au liquide de passer facilement en sens inverse, c'est-à-dire de la chambre 5 35 vers la chambre 4 à travers les passages 32 et 33, sous l'effet de l'aspiration du piston 2 et de la poussée de l'enveloppe élastique 34, rendant ainsi possible le fonctionnement du dissipateur dans toutes les positions et notamment horizontale, correspondant par exemple aux mouvements de lacet des bogies. Le piston 2 est fixé à l'extrémité inférieure d'une tige 10 qui traverse le contre-piston 8 et qui comporte, à son extrémité extérieure, une attache 11 et un boitier de protection 12 Dans la tige 10 est prévu 5 une chambre interne 15 communiquant avec la chambre 4 par un alésage 16 aménagé au fond du piston 2. L'embase 13 porte dans son centre une aiguille 14 à profil variable qui, en fonction des mouvements, pénètre plus ou moins dans la chambre 15 à travers l'alésage 16 L'aiguille 14 possède une portion centrale cylin10 drique 17 de section égale à celle de l'alésage de manière à boucher ce dernier le long d'une partie de la course, alors que les portions cylindriques de part et d'autre de la portion centrale 17 ont une section inférieure à celle de l'alésage 16 afin d'établir une communication libre entre les chambres 4 et 15. Le piston 2 (figures 1, 2 et 3) est pourvu d'une part de clapets ( 20-23) laissant passer le fluide de la chambre 3 vers la chambre 4 au cours d'un mouvement d'extension et d'autre part de clapets ( 35-37) laissant passer le fluide de la chambre 4 vers la chambre 3 au cours d'un mouvement de compression Le clapet 20 à ressort 21 taré fort ouvre directement 20 vers la chambre 4, à travers un orifice 22, et le clapet 23 à ressort 24, plus faiblement taré, ouvre vers la chambre 15 par un passage 25 Le clapet 35 (figure 3), chargé par un ressort 36 fort permet au liquide de passer de la chambre 4 vers la chambre 3 par un orifice 40, à partir d'une pression déterminée, et le clapet 37, chargé par un ressort 38 taré plus faible met 25 en communication les chambres 3 et 15 par un passage 39. Le fonctionnement du dissipateur hydraulique à taux multiples est le suivant: lorsqu'un effort de traction est appliqué à l'attache 11, l'aiguille 14 se trouvant par rapport au piston dans la position représentée à la figure 1, le liquide est comprimé dans la chambre 3 jusqu'à l'ouverture 30 du clapet 23 faiblement chargé par le ressort 25 A ce moment, le liquide passe de la chambre 3 vers la chambre 4 par le passage 25 et l'alésage 16 qui est ouvert, d'o une résistance réduite Le mouvement de traction continuant, la portion centrale 17 de l'aiguille 14 vient obturer l'alésage 16, en empêchant ainsi le liquide de passer par le clapet 23 qui est alors neu35 tralisé; de ce fait, le liquide de la chambre 3 monte en pression jusqu'à pouvoir ouvrir le clapet 20 plus fortement chargé par son ressort 21, d'o une résistance hydraulique accrue et un taux de freinage plus élevé Le mouvement continuant toujours dans le même sens, l'aiguille 14 sort entière- ment de l'alésage 16,' ce qui a pour effet de fermer le clapet 20 et d'ouvrir de nouveau de clapet 23 plus faible; le liquide trouve ainsi un passage plus facile, par ce clapet 23, le passage 25 et l'alésage 16, de la chambre 3 vers la chambre 4, entrainant de nouveau une résistance faible. Ensuite lors d'un mouvement de compression (figure 3), la chambre 4 s'étant entièrement remplie de liquide par la valve 30, le liquide passe d'abord par l'alésage 16, encore dégagé, par le passage 39, et le clapet 37, plus faiblement chargé, la résistance hydraulique est alors réduite. Dès que la portion centrale de l'aiguille 14 obture l'alésage 16, le liqui10 de ne peut trouver de passage de la chambre 4 vers la chambre 3 qu'à travers le clapet 35, chargé fortement par son ressort 36, provoquant ainsi une augmentation rapide de la résistance Le mouvement de compression se poursuivant, la portion centrale 17 de l'aiguille 14 libère l'alésage 16 et rétablit de nouveau le passage du liquide par le clapet 37, d'o une réduc15 tion de la résistance hydraulique au taux le plus faible. Dans les deux cas, le clapet 26, chargé par le ressort 27, taré convenablement, ne laisse passer, par l'orifice 29, que le surplus du liquide, correspondant au volume de la tige 10 enfoncée, vers la chambre de compensation 5, afin d'assurer d'abord un remplissage total de la chambre 3, 20 nécessaire pour le freinage du prochain mouvement de détente. On obtient donc, en fonction de l'importance du mouvement de traction ou de compression exercé sur le dissipateur, une succession de taux de freinage réduit ou plus élevé. Dans la variante selon la figure 4, le piston 2 comporte égale25 ment les deux clapets 20 et 23 chargés respectivement par des ressorts tarés 21-24, disposés comme ceux de la figure 1, de manière à contrôler le passage du liquide de la chambre 3 vers la chambre 4, notamment dans le cas des mouvements d'extension Dans le sens de la compression, le piston comporte les deux clapets chargés orientés en sens inverse, comme ceux de la 30 figure 3, pour contrôler de la même façon, les passages du liquide de la chambre 4 vers la chambre 3 Dans ce cas, l'aiguille, à profil variable, est remplacée par une tige cylindrique 41, portant une ou plusieurs rainures 42 sur une partie de sa longueur, de manière à ouvrir ou fermer le passage du liquide le long de la course, à travers l'alésage 16 du piston 2. 35 Le fonctionnement de cette variante est en tous points semblable à celui décrit pour la figure 1, la tige cylindrique 41 munie de rainures 42 provoquant en fonction de sa position par rapport à l'alésage 16, l'ouverture des clapets faiblement ou fortement chargés, pour obtenir un taux de freina- ge plus ou moins important dans le sens de la traction ou de la compression. A la figure 5, la tige de commande est une tige carrée 46, pourvue sur chacune de ses quatre faces longitudinales, de rainures 4 disposées 5 convenablement Le fonctionnement consiste également à occulter ou à dégager des orifices 48, débouchant directement sur les quatre faces, pour mettre en communication les deux chambres de travail, séparées par le piston 2, successivement, soit à travers les clapets 49 et 50, moins chargés, soit encore à travers les clapets 51 et 52, les plus faiblement chargés On ob10 tient ainsi dans chaque sens trois taux différents de freinage Avec une tige 46, de section hexagonale ou octogonale, on obtiendrait respectivement quatre ou cinq taux différents, etc Les clapets 53 et 54, les plus fortement chargés, et débouchant directement, peuvent être commandés également par la tige 46. Une tige de section ronde, garnie de nomnbreuses rainures dans le sens de sa longueur sur des portions de course choisies, peut également remplacer une tige polygonale, à condition d'être immobilisée en rotation par rapport au piston. REVENDICATIONS 1. Dissipateur hydraulique d'énergie à taux de travail multiples du type télescopique comprenant: un cylindre de travail rempli de liquide et partagé en deux chambres par 5 un piston muni de clapets à ressort taré fort ou taré plus faiblement, déterminant les résistances hydrauliques ou taux au cours des mouvements transmis par une tige portant ledit piston, une chambre annulaire de compensation entourant le cylindre de travail, et communiquant par une valve et un clapet taré avec la chambre de travail 10 opposée à la tige du piston, caractérisé par le fait qu'un organe à section variable, pénétrant dans un alésage ( 16) prévu sur le fond du piston ( 2) et dans une chambre ( 15) prévue à l'intérieur de la tige ( 10) du piston, commande, en fonction de sa position par rapport audit alésage ( 16), le passage du liquide entre les deux 15 chambres de travail ( 3) et ( 4), soit à travers les clapets ( 23-37) faiblement chargés pour obtenir une résistance réduite ou soit à travers les clapets ( 20-35) plus fortement chargés pour augmenter la résistance. 2. Dissipateur hydraulique d'énergie, caractérisé par le fait que l'organe à section variable, fixé sur le fond 20 du cylindre de travail ( 1), comporte dans des zones déterminées des portions de section égale à celle de l'alésage ( 16) pour commander le passage du liquide par les clapets ( 20-35) fortement chargés et des portions de section inférieure à l'alésage ( 16) pour commander le passage du liquide par les clapets ( 23-37) faiblement chargés. 3 Dissipateur hydraulique d'énergie selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'organe à section variable est constitué par une aiguille profilée ( 14) comportant une portion centrale cylindrique ( 17) de section égale à celle de l'alésage ( 16) du piston ( 2) et, de part et 30 d'autre de ladite portion centrale, des portions cylindriques de section inférieure à l'alésage ( 16). 4. Dissipateur hydraulique d'énergie selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'organe à section variable est constitué par 35 une tige cylindrique ( 41) comportant une portion pleine dans la zone correspondant à la mise en action des clapets ( 20-35) fortement chargés et des rainures ( 42) longitudinales dans les zones de mise en action des clapets ( 23-37) faiblement chargés, et par le fait que ladite tige cylindrique ( 41) est immobilisée en rotation par rapport au piston ( 2) pour que chaque rainure ( 42) longitudinale se présente devant l'orifice de sortie du clapet à mettre en action. 5. Dissipateur hydraulique d'énergie selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'organe à section variable est constitué par une tige polygonale ( 46), dont les diverses faces directement en contact avec les orifices ( 48) de sortie des clapets ( 49, 50, 51 et 52) faiblement chargés, comportent, sur des longueurs déterminées, des rainures ( 47) pour 10 la mise en action des clapets correspondants. 6. Dissipateur hydraulique d'énergie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les clapets faiblement chargés commande le passage de fluide entre les chambres de travil ( 3) et ( 4) par l'alésage ( 16) 15 du piston ( 2). 7. Dissipateur hydraulique d'énergie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les clapets les plus fortement chargés communiquant directement avec les chambres de travail ( 3) et ( 4) sont également 20 commandés par une tige à rainures, dans un seul ou dans les deux sens des mouvements, pour permettre toute combinaison de succession des taux de travail à réaliser.