Brevet FR2601097A1 — publié le 19880108

- 1 - 2 6 0 1 0 9 7 AMORTISSEUR A ADAPTATION DE COURSE RESIDUELLE L'invention a pour but un amortisseur du type a deux chambres de fluide compressible formant ressort, notam ment pour aéronef, dont la course résiduelle peut être augmentée d'une valeur importante. Les aéronefs modernes doivent être capables de rouler, décoller et atterrir 5 sur des terrains en mauvais état présentant de fortes bosses ou des ondulations de hauteur non négligeable; un amortisseur utilisé dans de telles conditions doit permettre le franchissement de tels obstacles avec des efforts réduits et sans risque de talonner. On rappellera en liminaire, qu'un amortisseur de conception classique a deux 10 fonctions internes, une fonction de suspension élastique réalisée par la compression d'un volume d'air, et une fonction d'absorption d'énergie réalisée par le passage forcé à travers d'orifice de laminage d'un fluide incompressible; dans la suite de la description, le terme amortisseur fera appel seulement à la fonction élastique. On connait un amortisseur du type à une chambre d'air compressible ayant une fonction élastique tel que représentée sur la figure 1 donnant les variations de la course C d'enfoncement de L'amortisseur en fonction de la force F qui lui est appliquée; l'effort correspondant à la charge statique moyenne Cs de l'aéronef est positionné dans la partie de forte pente (raideur élevé) 20 pour assurer une stabilité convenable de l'aéronef. De plus, pour éviter le rebond de l'aéronef lors de l'atterrissage, l'a m ortisseur doit avoir un seuil S bas. Il apparaît donc une faible réserve de course résiduelle d entre l'effortsous charge statique moyenne Cs et l'effort Ft correspondant à l'enfoncement 25 total de l'amortisseur. On connaît également des amortisseurs à deux chambres d'air compressible, appelés généralement "bi-chambre" ayant une fonction élastique tel que représentée sur la figure 2. Quand l'amortisseur subit un effort il se produit en premier la compression du volume d'air dit à basse pression (courbe A) 30 jusqu'à un certain seuil de pression Fe, puis ensuite à partir de ce seuil, c'est le volume d'air dit à haute pression (courbe B) qui est comprimé. La charge statique moyenne Cs est positionnée soit sur la partie raide de la courbe A pour les raisons déjà citées permettant ainsi d'obtenir pour un 260 1 097 -2 même effort de charge, une réserve de course d' augmentée par rapport à un a mortisseur à une cha m bre, ou soit sur la partie de faible pente de La courbe B pour réduire les efforts et donner une réserve de course d". Toutefois, cette réserve de course se révèle insuffisante, notam ment nans ce dernier cas, pour franchir des obstacles à grande vitesse et de grandes di m ensions. Le but principal de l'invention est donc de parvenir à un a mortisseur ayant une fonction élastique adaptée pour franchir des obstacles de grandes dimensions tout en minimisant les efforts engendrés par le passage de tels obstacles. Un autre but de l'invention est de réaliser aussi un amortisseur ayant un faible seuil et une raideur élevée en fin de course d'enfoncement pour obtenir une bonne stabilité. Pour aboutir à ces buts, un mode préféré de réalisation de l'invention et une variante ont chacun deux configurations de fonctionnement: le mode préféré à une configuration m ono-cha m bre pour passer à une configuration bi-chambre, la variante passant d'une configuration bichambre à une autre configuration bi-cha m bre. Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un amortisseur comprenant une tige coulissant dans un cylindre par l'intermédiaire d'un piston pour déterminer au moins deux chambres à volume variable, des moyens pour mettre en communication les deux dîtes chambres, une des deux chambres comprenant des premiers moyens élastiques à une première pression déterminée en fonction de la charge appliquée à l'amortisseur, l'autre chambre comprenant des seconds moyens élastiques à une deuxième pression déterminée en fonction de la charge appliquée à l'amortisseur et des moyens pour déplacer lesdits seconds moyens élastiques caractérisé en ce que les seconds moyens élastiques sont aptes à être déplacés en translation sans déformation élastique par lesdits moyens de déplacement quand la valeur de la deuxième pression est au moins supérieure à la valeur de la première pression et en ce que les seconds moyens élastiques sont aptes à être déformés élastiquement par la charge appliquée à l'amortisseur quand la valeur de la première pression devient égale à la valeur de la deuxième pression. Avantageusement, les seconds moyens élastiques sont compris dans une des zeJx crna-a_ ---;:re.' rona mozi.e et un cistor de rénausssmert culissant tous les deux de façon étanche sur la paroi interne du cylindre, le fond mobile et le piston de réhaussement étant entretoises unidirectionnellement par 260 1 097. -3 une tige avec une butée, cette dernière Limitant l'éloignement relatif entre Le piston de réhaussement et le fond mobile. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de La description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement Limitatif dans lesquels: - les figures 1 et 2 représentent respective m ent une courbe donnant la force à absorber en fonction de La course d'enfoncement pour un amortisseur monocha m bre et bi-cha m bre connus, déjà mentionnées précède m ment, la figure 3 représente une courbe donnant La force à absorber en fonction 10 de La course d'enfoncement pour expliquer le fonctionnement et les avantages d'un amortisseur selon L'invention, - Les figures 4, 5, 6, 7, représentent, sous forme schématique, une coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'un amortisseur conforme à l'invention respectivement en position dite "détendue", "sous charge statique", "réhaussé 15 sous charge statique", "réhaussé au passage d'une bosse au roulage", - la figure 8, représente une variante de l'amortisseur conforme à l'invention, - la figure 9, représente une courbe donnant la fonction élastique correspondant à une variante de l'a m ortisseur. En référence à la figure 4, l'amortisseur selon l'invention comprend un caisson 20 1 à l'intérieur duquel prend place une tige 2 solidaire dudit caisson et coulissant de façon étanche à l'intérieur d'un cylindre 3 par l'intermédiaire d'un piston 4; ce dernier détermine au moins deux chambres, ici trois chambres 5,6,7: la chambre 5 est définie par l'intérieur de la tige 2 jusqu'au piston 4, La chambre 6 entre la tige 2 et le cylindre 3, et la chambre 7 dans le 25 cylindre 3 à partir du piston 4 jusqu'au fond extrême fixe 8 du cylindre 3. Le piston 4 comprend des moyens de communication 9,10 comme des moyens de laminage pour relier respectivement les chambre 5,7 et 6,7. La chambre 7 est partagée en trois parties: - une première partie 11 définit entre le piston 4 et un fond mobile 12 coulis30 sant de façon étanche sur la paroi interne 13 du cylindre 3. - une deuxième partie 14 délimitée entre le fond mobile 12 et un piston de réhaussement 15 coulissant de façon étanche sur la paroi interne 13 du cylindre 3 dans son extrémité inférieure 16. - une troisième partie 17 comprise entre le piston de réhaussement 15 et 35 le fond fixe 8 du cylindre 3 pour former une chambre de vérin pouvant être alimentée en fluide incompressible à haute pression par un orifice 18 réalisé dans le fond fixe 8, par une source commandable 18' représentée en trait mixte. 260 1097 -4 Le fond mobile 12 et le piston de réhaussement 15 sont entretoises unidirectionnellement par une tige 19 empêchant ces derniers de s'écarter au-delà d'une position définie par une butée 20, réalisée par exemple, par une portion de la tige 19 venant en contact avec la surface extérieure 21 du fond mobile 12. La deuxième partie 14, entre le fond mobile 12 et le piston de réhaussement 15, contient des seconds moyens élastiques 22 réalisés par un fluide compressible à grand volume dont on expliquera le rôle plus loin en détail et à haute pression, ce qui fait venir le fond mobile 12 en contact avec la butée 20; 10 cette deuxième partie 14 a une valve de gonflage 23 réalisée sur une portion du cylindre 3 et peut être mise en com munication par un orifice 24 avec un volume extérieur non représenté compris par exemple dans une bouteille pour augmenter le volume de fLuide compressible de cette deuxième partie 14. Le fond mobile 12 et le piston de réhaussement 15 sont limités en déplacement par au moins un moyen d'arrêt, ici deux butées 25,26 disposées entre le fond mobile et te piston de réhaussement. Ces butées 25,26 sont réalisées par une saillie dans la paroi interne du cylindre 3 et servent respectivement de moyen d'arrêt au fond mobile 12 et au piston de réhaussement 15. Les chambres 5,6 et la première partie 11 entre le piston 4 et le fond mobile 12 contiennent un fluide incompressible 27 com me de l'huile jusqu'à un niveau par exemple 28 dans la chambre 5, un fluide compressible 29 com me un gaz formant les premiers moyens élastiques étant situés au dessus du niveau 28. La tige 19 est prolongée par une portion 30 pour constituer une aiguille de laminage com me il est bien connu et qui est apte à traverser le piston 4 par un orifice 31. L'amortisseur selon ta figure 3 et en conformité avec Les figures 4 à 7, fonctionne de la manière suivante. Il est tout d'abord supposé que les seconds moyens élastiques 22 sont à une pression déterminée, supérieure à la pression des premiers moyens élastiques 29 quand l'amortisseur est en position dite "détendue" (figure 4). Dans cette position le fond mobile 12 est en contact avec la butée 25 et la chambre de vérin 17 est à une pression nulle. Si la tige 2 s'enfonce sous l'action d'une force dans le cylindre 3 (amortisseur sous une charge statique moyenne Cs - figure 5), les premiers moyens élastiques 29 se compriment, de l'huile passe alors de la chambre 7 vers les cham- 260 1 097 - 5 bres 5 et 6; pendant cette opération le fond mobile 12 reste en contact avec la butée 25 et la fonction élastique correspondante est représentée en figure 1 ou en trait mixte E sur la figure 3. Quand l'aéronef équipé de l'amortisseur conforme à l'invention est amené 5 à décoller sur un terrain en mauvais état, l'aéronef est réhaussé en mettant sous pression la chambre de vérin 17 à l'aide d'un fluide incompressible à haute pression; le piston de réhaussement 15 et Le fond mobile 12 sont déplacés en bloc en translation d'une quantité R définie par la mise en butée du piston de réhaussement sur le moyen d'arrêt 26 (figure 6), ce qui a pour 10 effet une extension du cylindre 3 par rapport à la tige 2. (Le fond mobile 12 n'est plus en contact sur La butée 25). La fonction élastique telle que représentée en trait mixte E sur la figure 3 est donc décalée d'une valeur R correspondant au réhaussement et dévient la courbe 1. Par ailleurs, la charge statique moyenne Cs a une valeur sensiblement inférieure au seuil d'enfoncement Fe des seconds moyens élastiques 22. Il en résulte que lorsque l'amortisseur est soumis à un effort, dû notam ment au passage d'obstacles, supérieur au seuil d'enfoncement Fe des seconds moyens élastiques 22, le fond mobile 12 se déplace et comprime ces seconds moyens élastiques 20 (figure 7) (le fond mobile 12 n'est plus en contact avec la butée 20); la fonction élastique correspondante est La courbe 2 figure 3. Ces seconds moyens élastiques à haute pression sont préférentiellement de faible raideur c'est-à-dire de grand volume afin de minimiser les efforts engendrés par le franchissement d'obstacles. Quand l'effort atteint une valeur Fp déterminée, le fond mobile revient en butée sur le moyen d'arrêt 25 et l'amortisseur fonctionne suivant la compression des premiers moyens élastiques 29; la fonction élastique pendant cette phase est la courbe 3 correspondant à la compression des premiers moyens élastiques 22 représentés en trait mixte E sur la figure 3; la course 30 résiduelle D de l'a m ortisseur est donc notable ment aug m entée. L'amortisseur conforme à l'invention a une fonction élastique caractérisée par trois zones correspondant à - la courbe 1 à pente raide obtenue par la seule compression des premiers moyens élastiques, - la courbe 2 à grande course et pente très faible pour absorber des grandes bosses et avoir un effort réduit, obtenue surtout par la compression des seconds moyens élastiques ayant un seuil d'enfoncement Fe sensiblement supérieur 260 1 097 -6 à la charge statique moyenne Cs, - la courbe 3 à pente raide obtenue par la seule compression des premiers moyens élastiques. Cette forme de courbe très caractéristique permet de résoudre l'antagoniste 5 entre la stabilité de l'aéronef au roulage au sol et la souplesse de la suspension; en effet, les zones correspondant aux courbes 1 et 3 à forte pente assurent la stabilité, alors que la zone correspondant à la course 2 à faible pente confère la souplesse. La figure 8 est une variante de l'amortisseur décrit ci-dessus permettant 10 de Le faire passer d'une configuration bi-chambre à une autre configuration bi-chambre; selon cette variante, l'amortisseur est adapté en fonction de la charge qui lui est appliqué. En effet, en position détendue de l'a m ortisseur, le piston de réhausse m ent 15 est en contact sur le fond extrême 8 du cylindre 3 et le fond mobile 15 12 n'est plus en butée sur te moyen d'arrêt 25. Par conséquent, quand l'aéronef est sous charge statique, les premiers moyens élastiques 29 sont comprimés; lorsque la pression des premiers moyens élastiques 29 atteint le seuil d'enfoncement Fe des seconds moyens élastiques 22, le fond mobile 12 se déplace et comprime les seconds moyens élastiques 22. Quand l'effort dans l'amortisseur devient important le fond mobile 12 vient en butée sur le moyen d'arrêt 25, et seul les premiers moyens élastiques 29 sont à nouveau comprimés; la fonction élastique de cette variante correspondant à une configuration bi-chambre est donc une courbe E1 à trois zones co m me représentée sur la figure 9. Pour une charge statique moyenne CS1 placée sur la pente raide de la première zone de la courbe El, la réserve de course correspondante est dl. Toutefois, si La charge statique moyenne devient plus élevée pour atteindré une valeur CS2, notamment lors du décollage d'un aéronef, la réserve de course correspondante d'1 se révèle insuffisante pour absorber des bosses élevées. 30 Cependant, en déplaçant les seconds moyens élastiques 22 comme il a déjà été expliqué en alimentant la chambre de vérin 17 par un fluide incompressible, l'amortisseur passe à une autre configuration bi-chambre telle que représenté par la courbe E2; la réserve de course d2 augmentée permet d'absorber des bosses très élevées. Il est à re marquer que l'a m ortisseur peut être utilisé 35 soit dans une position telle que représentée sur les figures 4 à 8, c'est-à-dire avec les premiers moyens élastiques disposés dans la partie supérieure de l'amortisseur et Les seconds moyens élastiques dans la partie inférieure ou, --7- soit dans une position retournée. Cette dernière disposition impose d'interposer un piston séparateur entre les premiers moyens élastiques 29 et le fluide incompressible 27 et facilite notam ment la mise en place de la source commandable alimentant la chambre de vérin 17 qui prend place alors à la partie supérieure de l'a mortisseur. 2601 097 -- 8 -R E V E N DI C A TI 0 N S 1) A mortisseur à adaptation de course résiduelle comprenant une tige (2) coulissant dans un cylindre (3) par l'intermédiaire d'un piston (4) pour déterminer au moins deux chambres (5,7) à volume variable, des moyens (9, 10) pour mettre en com munication les deux dites chambres, une des deux chambres 5 comprenant des premiers moyens élastiques (29) à une première pression déterminée en fonction de la charge appliquée à l'amortisseur, l'autre chambre comprenant des seconds moyens élastiques (22) à une deuxième pression déterminée en fonction de la charge appliquée à l'amortisseur et des moyens (17) pour déplacer en translation lesdits seconds moyens élastiques caractérisé 10 en ce que les seconds moyens élastiques (22) sont aptes à être déplacés sans déformation élastique par lesdits moyens de déplacement (17) quand la valeur de la deuxième pression est au moins supérieure à la valeur de la première pression et en ce que les seconds moyens élastiques (22) sont aptes à être déformés élastiquement par la charge appliquée à l'amortisseur 15 quand la valeur de la première pression devient égale à la valeur de la deuxiè m e pression. 2) A mortisseur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les seconds moyens élastiques (22) sont compris dans une- des deux chambres entre un fond mobile (12) et un piston de réhaussement (15) coulissant tous les deux 20 de façon étanche sur la paroi interne (13) du cylindre (3), le fond mobile (12) et le piston de réhaussement (15) étant entretoises unidirectionnellement par une tige (19) avec une butée (20), cette dernière Limitant l'éloignement relatif entre le piston de réhaussement (15) et le fond mobile (12). 3) A mortisseur selon La revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins un 25 moyen d'arrêt (25,26) réalisé par une portion de la paroi interne (13) est disposé entre le fond mobile (12) et le piston de réhausse m ent (15). 4) A mortisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les moyens (17) pour déplacer en translation les seconds moyens élastiques sont une cha m bre de vérin dont une paroi est constituée par le 30 piston de réhaussement (15), cette chambre de vérin étant reliée à une source de fluide incompressible com mandable (18'). ) A mortisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le piston de réhaussement (15) et le fond mobile (12) sont déplacés en bloc sous l'action de la chambre de vérin (17) alimentée par la source 260 1 097 - 9 de fluide compressible (18'), le piston de réhaussement (15) venant en butée sur le moyen d'arrêt (26) et le fond mobile (12) étant apte à se rapprocher du piston de réhaussement (15), sous l'action de la charge appliquée à l'amortisseur quand la valeur de la première pression devient égale à la valeur de la deuxième pression.