Brevet FR2817006A1 — publié le 20020524

L'invention concerne une soupape d'inversion, comportant un corps de soupape qui sépare deux chambres de travail remplies avec un fluide, des ouvertures traversantes étant ménagées dans le corps de soupape qui sont recouvertes exception faite d'une section de pré-ouverture, la section de pré-ouverture étant commandée par un disque d'inversion en fonction de la direction d'écoulement dans la soupape d'inversion. Le document DE 40 25 115 A1 décrit une soupape d'amortissement comportant un corps de soupape d'amortissement, dans laquelle des zones de corps de soupape sont conformées en surélévation à partir du corps de base de la soupape d'amortissement et forment des surfaces d'appui de soupape, comportant des canaux traversants qui sont recouverts par des disques de soupape, au moins un disque de soupape annulaire étant agencé sur les surfaces d'appui de soupape, qui présente au moins une section de préouverture en chevauchement avec un canal traversant, la section de préouverture étant recouverte par un disque d'inversion qui, lors d'un afflux depuis le canal traversant, peut se soulever depuis le disque de soupape en direction axiale du corps de soupape. Cette réalisation, bonne dans son principe, d'une section de pré-ouverture dépendante de la direction est cependant affectée par l'inconvénient que le disque d'inversion peut rester collé sur le corps de soupape en raison des forces d'adhésion. Une possibilité pour s'opposer à de tels effets de collage est de rendre rugueuse l'une des surfaces de contact soit sur le corps de soupape soit sur le disque de soupape. Des essais ont certes montré une amélioration, mais ils n'ont pas encore apporté de résultat satisfaisant. Le document US 5,261,448 décrit une soupape d'inversion comportant un corps de soupape qui sépare deux chambres de travail remplies avec un fluide, des ouvertures traversantes étant ménagées dans le corps de soupape qui sont du moins en partie recouvertes par un certain nombre de disques de soupape, la section de passage des ouvertures traversantes étant commandée par un disque d'inversion en fonction de la direction d'écoulement, qui comprend des tronçons de ressorts s'étendant en direction périphérique, au moins une surface de couverture et des surfaces de serrage qui mettent sous précontrainte le 2 2817006 disque d'inversion sur la soupape d'inversion à l'extérieur des surfaces de couverture et des éléments de ressorts, et ladite au moins une surface de couverture est orientée sur au moins une ouverture traversante. Le tronçon de ressort limité est déformé en direction transversale, de sorte que l'on obtient une petite constante élastique lorsque l'on réalise le tronçon de ressort aussi étroit que possible en direction périphérique, ce qui s'oppose cependant aux exigences requises vis-à-vis de la solidité. L'objectif sous-jacent à la présente invention est de développer une soupape d'inversion avec une section de pré-ouverture agissant en fonction de la direction, de telle sorte que le mouvement d'inversion des éléments de soupape qui libèrent la section de pré-ouverture peut se dérouler avec des forces aussi faibles que possible et que l'on assure une obturation sûre pour l'autre direction de pression. De plus, on doit atteindre un comportement sûr en fonctionnement et une solidité durable aussi importante que possible. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint en ce qu'il est prévu entre le disque d'inversion et la section de pré-ouverture au moins un disque d'écartement qui comprend au moins une échancrure qui est en communication d'écoulement avec la section de pré-ouverture, l'échancrure présentant une extension de surface plus grande que la section de pré-ouverture. L'avantage essentiel lié à l'utilisation du disque d'écartement, c'est que la surface sollicitée en pression pour le mouvement de soulèvement du disque d'inversion peut être nettement agrandie, sans être obligé de modifier la taille de la section de pré-ouverture. La surface sollicitée en pression peut être dimensionnée absolument indépendamment de la section de pré-ouverture. De plus, le disque d'inversion peut présenter une épaisseur de matériau sensiblement plus grande avec des forces d'ouverture néanmoins réduites, grâce à quoi on peut nettement augmenter la solidité durable du disque d'inversion. 3 2817006 Les grandes échancrures dans le disque d'écartement réduisent la surface de contact avec le disque de soupape qui doit se soulever conjointement avec le disque d'inversion depuis le disque d'écartement lors d'un afflux. La surface de contact diminuée réduit encore une fois les forces de collage qui apparaissent. Le disque d'inversion peut s'appuyer également directement sur le disque d'écartement. Pour réaliser d'une part une section aussi grande que possible pour les échancrures et pour éviter simultanément la possibilité d'un court- circuit hydraulique entre la section de pré-ouverture et la chambre de travail située en direction d'écoulement, le disque d'écartement est agencé dans une position orientée vers la section de pré-ouverture. La section de pré-ouverture peut être estampée dans le corps de soupape ou être formée par un disque de soupape qui comprend une encoche en correspondance de la section de pré-ouverture. Au cas o le disque d'inversion serait agencé directement sur le disque d'écartement, on prévoit que le disque d'inversion comporte des surfaces de serrage et des surfaces de couverture séparées les unes des autres par des évidements, les surfaces de couverture pouvant effectuer un mouvement de soulèvement par rapport aux surfaces de serrage via des tronçons de ressorts, et les échancrures dans le disque d'écartement étant en chevauchement avec au moins une surface de couverture. On peut encore agrandir l'échancrure via la taille des surfaces de couverture du disque d'inversion du fait que le disque d'écartement comprend des échancrures supplémentaires dans la région d'au moins un tronçon de ressort. Pour pouvoir réaliser des échancrures aussi grandes que possible dans le disque d'écartement, les échancrures dans le disque d'écartement et les surfaces de couverture dans le disque d'inversion s'étendent en direction périphérique. 4 2817006 L'invention sera expliquée plus en détail dans ce qui suit en se rapportant à la description des figures. Celles-ci montrent: figure 1, une réalisation à titre d'exemple d'un amortisseur d'oscillations; figure 2, un corps de soupape en détail; figure 3, un disque d'inversion en détail; figure 4, un disque d'étranglement en détail; figure 5, un disque de maintien en détail; figures 6a et 6b, une vue en coupe et une vue en plan respectivement du corps de soupape; figure 7, un autre disque d'inversion en détail; et figure 8, un disque d'écartement en détail. La figure 1 montre à titre d'exemple une unité à piston-et-cylindre 1 réalisée sous la forme d'un amortisseur d'oscillations à tube unique. Fondamentalement, on peut appliquer l'invention également dans d'autres unités à piston-et-cylindre, comme des ressorts pneumatiques ou analogues. L'amortisseur d'oscillations à tube unique 1 est constitué essentiellement par un tube de pression 3 dans lequel un piston 5 est agencé axialement mobile sur une tige de piston 7. Sur le côté sortie de la tige de piston 7, un guidage de tige de piston 9 referme une chambre de travail 11 remplie avec un fluide amortisseur, qui est séparée d'une chambre à gaz 15 par un piston de séparation 13, laquelle comprend du côté extrémité un fond 17 avec un oeillet 19. Lors d'un mouvement de la tige de piston, le fluide amortisseur est refoulé à travers les soupapes d'amortissement 21 dans le piston 5. Un segment de piston 23 qui recouvre une surface périphérique 25 du piston 5 empêche un contournement du piston par le fluide. La figure 2 montre en détail le piston 5 d'un amortisseur d'oscillations 1, comportant la soupape d'inversion 27 conforme à l'invention qui est 2817006 constituée dans ce mode de réalisation par un disque d'étranglement 29 en association avec un disque d'écartement 30 et avec un disque d'inversion 31. Dans le disque d'étranglement est réalisée au moins une section de pré-ouverture 33 orientée vers une ouverture traversante 35. Dans le disque d'écartement est prévue au moins une échancrure 32 en communication d'écoulement avec l'ouverture traversante 35. L'extension de surface de ladite au moins une échancrure est nettement supérieure à celle de l'ouverture traversante 35. La ou les échancrure(s) 32 est/sont recouverte(s) dans le disque d'écartement 30 par une surface de couverture 37 du disque d'inversion 31. Fondamentalement, on peut appliquer l'invention également dans une soupape de fond d'un amortisseur d'oscillations ou dans un autre cas d'application. La soupape d'inversion 27 fait partie de la soupape d'amortissement 21 dans le piston 5 de l'amortisseur d'oscillations qui comprend un corps de soupape 39 qui relie les deux chambres de travail 1 la et 1 lb via les ouvertures traversantes 35a; 35b. Les ouvertures traversantes débouchent hors des surfaces d'appui de soupape 41 sur lesquelles s'appuie le disque d'étranglement dans sa zone extérieure. Dans la zone radialement intérieure, un anneau d'appui 43 est posé ou enfoncé dans le corps de soupape, dont la surface d'appui est exactement dans un plan avec la surface d'appui de soupape 41, de sorte que le disque d'étranglement est plan sur toute sa surface. Le centrage du disque d'étranglement s'effectue via le diamètre intérieur sur un tourillon de la tige de piston 7. Le cas échéant, l'anneau d'appui 43 est usiné à la hauteur prévue conjointement avec la surface d'appui de soupape 41 dans une seule étape de travail commune. Le disque d'étranglement dispose d'un évidement 34 en forme de C qui s'étend en direction périphérique (voir figure 4) et il peut se déformer élastiquement, et la zone extérieure reposant sur les surfaces d'appui de soupape peut se soulever alors que la zone intérieure est fixée sur le tourillon de tige de piston via un anneau de serrage 45 en association avec un disque de butée 47. Le disque d'inversion 31 reposant sur le disque d'écartement 30 dispose, radialement à l'intérieur et à l'extérieur de la surface de couverture 37, de surfaces de serrage intérieure et extérieure 49; 51 qui 6 2817006 sont séparées par des évidements 53; 55, grâce à quoi la surface de couverture peut se soulever depuis le disque d'écartement 30 en direction axiale du corps de soupape. Pour centrer le disque d'inversion, on se sert de son diamètre intérieur qui attaque également l'anneau de serrage. Pour que le mouvement de soulèvement de la surface de couverture du disque d'inversion soit limité, on prévoit sur les surfaces de serrage 49; 51 un disque de maintien 57 qui est précontraint à son tour par un élément élastique 59, en l'occurrence une rondelle-ressort. Au moins dans la région de la surface de couverture 37 du disque d'inversion 31, le disque de maintien 57 dispose d'une rainure 61 qui assure l'espace libre nécessaire pour le mouvement de soulèvement de la surface de couverture, voir la moitié de coupe à la gauche. Sur le diamètre intérieur du disque de maintien sont formés des segments de guidage 63 à titre de guidage radial en direction du disque de butée 47. Dans l'autre direction sont prévus des segments à coopération de formes 65 qui traversent le disque d'inversion, le disque d'écartement et le disque d'étranglement et qui s'engagent dans un contre-profil 67 du corps de soupape, qui est adapté aux segments de raccordement. Au fond 69 de la rainure 61 sont usinées des liaisons d'écoulement 71 qui relient la rainure à la chambre de travail supérieure 11 a, les liaisons d'écoulement étant situées à l'extérieur de la surface de l'élément élastique 59. Lors d'un afflux contre la soupape d'inversion 27 du fluide amortisseur provenant de la chambre de travail l lb à travers les ouvertures traversantes 35a, le disque d'étranglement 29 est sollicité en pression sur la section des ouvertures traversantes 33. De faibles forces de pression ne peuvent pas faire soulever le disque d'étranglement depuis les surfaces d'appui de soupape à l'encontre de la force de l'élément élastique 59. L'échancrure 32 dans le disque d'écartement assure une liaison d'écoulement jusqu'à la surface de couverture 37 du disque d'inversion 31 et une surface sollicitée en pression nettement agrandie par comparaison avec l'ouverture traversante 33 au-dessous de la 7 2817006 surface de couverture 37. Dans ces cas, seule la surface de couverture 37 du disque d'inversion est soulevée depuis le disque d'écartement 30, de sorte que le fluide amortisseur peut s'écouler dans la rainure 61 et continuer à travers les liaisons d'écoulement 71 jusque dans la chambre de travail 1 la. Lorsque des forces de pression plus élevées se produisent, le disque d'étranglement se soulève au niveau des surfaces d'appui, suite à quoi la soupape d'amortissement 21 agit. Le disque d'inversion et le disque de maintien sont également soulevés. Lors d'une direction d'écoulement inverse, la surface de couverture est pressée sur le disque d'étranglement par la pression dans la rainure 61, de sorte que le fluide amortisseur peut s'écouler uniquement à travers les ouvertures traversantes 35b jusque dans la chambre de travail 1 lb. La figure 3 illustre le disque d'inversion 31 en détail. Le disque d'inversion dispose d'un premier évidement extérieur 53 qui est ménagé en forme spiralée sur un angle d'environ 450 . L'évidement spiralé forme entre son point de départ 53a et son point d'extrémité 53b un tronçon de ressort 53c qui s'étend en direction périphérique et qui se trouve dans la même position plane que les autres parties de surface du disque d'inversion. Plus la distance est importante entre le point de départ et le point d'extrémité en direction périphérique, plus le tronçon de ressort est long et donc plus la constante élastique du tronçon de ressort est petite. L'évidement 55 situé radialement plus à l'intérieur est de forme spiralée et il présente un angle périphérique de taille comparable ou égale à celle de l'évidement extérieur 53. Entre un point de départ 55a et un point d'extrémité 55b de l'évidement spiralé intérieur se forme de nouveau un tronçon de ressort intérieur 55c qui s'étend en direction périphérique. Lorsque l'on imagine que les surfaces de serrage extérieure et intérieure 49 et 51, situées chacune à l'extérieur des évidements spiralés, sont stationnaires par rapport à la surface de couverture 37, la surface de couverture peut se soulever de la position plane, et les tronçons de ressorts se déforment comme des ressorts à lames. Grâce aux tronçons de ressorts, on assure constamment une précontrainte certes faible de la surface de couverture par rapport au disque d'étranglement, de sorte que la surface de couverture est 8 2817006 constamment reculée en direction du disque d'étranglement et qu'il se présente un comportement de fermeture défini. Les points de départ et d'extrémité des évidements spiralés 53; 55 sont réunis dans une moitié du disque d'inversion, pour pouvoir obtenir une surface de couverture 37 la plus grande possible. Pour une meilleure compréhension, on a illustré les sections de pré-ouverture 33 dans la surface de couverture. La figure 4 montre le disque d'étranglement en détail avec ses deux ouvertures de pré-ouverture 33. Pour que le disque d'étranglement soit orienté vers les ouvertures traversantes dans le corps de soupape 39, le diamètre intérieur est réalisé de façon profilée en utilisant un décalage de profil 73. Par ailleurs, le disque d'inversion est profilé de façon identique au disque d'étranglement. Le profilage est réalisé en forme de gorges, les sections de pré-ouverture 33 dans le disque d'étranglement 29 étant orientées symétriquement par rapport à l'emplacement de profil comprenant le décalage de profil 73, pour ne permettre en aucun cas une position de montage échangée des sections de pré-ouverture par rapport aux ouvertures traversantes 35a; 35b dans le corps de soupape. Pour que le disque d'étranglement puisse se déformer élastiquement avec des forces comparativement faibles, on sépare la zone intérieure vis-à-vis de la zone marginale par l'évidement 34 en forme de C. La figure 5 montre en supplément à la figure 2 le disque de maintien 57, et on voit dans cette illustration clairement les segments de coopération de formes 65 qui traversent le disque d'inversion, le disque d'écartement et le disque d'étranglement. Le décalage de profil 73 déjà mentionné existe également dans les segments de coopération de formes. De plus, on voit que les liaisons d'écoulement sont des fentes ménagées en direction périphérique. La rainure 61 est ménagée sur toute la périphérie. Pour que l'enfilement du disque de maintien du disque d'inversion et du disque d'étranglement soit facilité lors du montage, ces disques peuvent 9 2817006 comprendre des entailles 75 ou des marquages similaires qui indiquent une position de montage prédéterminée. La figure 6 illustre le contre-profil 67 dans le corps de soupape 39, qui établit une liaison en coopération de formes avec les segments de coopération de formes du disque de maintien, et qui oriente l'ensemble de l'agencement de disques. Pour des ouvertures traversantes 35a; 35b relativement petites, on peut dans certaines circonstances renoncer à un disque d'étranglement lorsque l'évidement intérieur ou extérieur du disque d'inversion se trouve dans la zone de la surface d'appui de soupape. L'autre évidement respectif forme alors par son chevauchement en forme de croissant avec l'ouverture traversante 35 la section de pré-ouverture 33, mais on doit veiller à ce que le disque d'inversion ne soit pas aussi élastique qu'il soit pressé jusque dans l'ouverture traversante par la pression de l'écoulement lors d'un afflux provenant en direction depuis la chambre de travail 11 a. La figure 7 montre une modification du disque d'inversion selon la figure 3. On utilise de nouveau deux évidements 53; 55 qui séparent les surfaces de serrage extérieure et intérieure 49; 51 de la surface de couverture et qui forment des tronçons de ressorts. Une différence constructive est qu'un évidement extérieur 53 s'étendant localement en direction périphérique comprend un tronçon longitudinal 54 en forme de demi-spirale qui délimite une zone de surface pour un évidement 55 en forme de C, l'évidement extérieur présentant également une forme en C concentriquement à l'évidement intérieur et s'étendant, à partir du tronçon en forme demi-spirale, radialement à l'intérieur de l'évidement intérieur. Grâce à la réalisation en forme de C des évidements 53 et 55 avec les points d'extrémité 53a; 53b; 55a; 55b, on obtient une âme de liaison 58 qui est orientée diamétralement par rapport aux surfaces de couverture 37. Dans l'ensemble, les évidements s'étendent symétriquement par rapport à l'âme de liaison. 2817006 Comme on le voit dans l'illustration exemplaire, les évidements 53; 55 sont prévus sur trois cercles partiels concentriques. Grâce à ceci, on obtient un surcroît de surface pour la surface de serrage extérieure restante 49 qui présente pour cela une solidité plus élevée. La figure 8 illustre en détail le disque d'écartement 30. Le profil intérieur correspond à celui du disque d'inversion 29. Plusieurs échancrures 32 qui sont, radialement et en direction périphérique, plus petites que la surface de couverture 37 du disque d'inversion sont ménagées en direction périphérique. Comme on le voit dans la figure 7, les échancrures peuvent s'étendre également dans la zone des éléments élastiques 54 en correspondance des tronçons longitudinaux 54 en forme de demi-spirale. Grâce à ceci, la surface sollicitée en pression sur le disque d'inversion est encore une fois augmentée. 11 2817006 Revendications 1. Soupape d'inversion (27), comportant un corps de soupape (39) qui sépare deux chambres de travail (1 la, 1 lb) remplies avec un fluide, des ouvertures traversantes (35a, 35b) étant ménagées dans le corps de soupape (39) qui sont recouvertes, exception faite d'une section de pré- ouverture préliminaire (33), la section de pré-ouverture (33) étant commandée par un disque d'inversion (29) en fonction de la direction d'écoulement dans la soupape d'inversion (27), caractérisée en ce qu'il est prévu entre le disque d'inversion (29) et la section de pré-ouverture au moins un disque d'écartement (30) qui comprend au moins une échancrure (32) qui est en communication d'écoulement avec la section de préouverture (33), l'échancrure (32) présentant une extension de surface plus grande que la section de pré-ouverture (33). 2. Soupape d'inversion selon la revendication 1, caractérisée en ce que le disque d'écartement (30) est agencé dans une position orientée vers la section de pré-ouverture (33). 3. Soupape d'inversion selon la revendication 1, caractérisée en ce que le disque d'inversion (29) comprend des surfaces de serrage (49; 51) et des surfaces de couverture (37) séparées les unes des autres par des évidements (53; 55), les surfaces de couverture (37) pouvant effectuer un mouvement de soulèvement par rapport aux surfaces de serrage (49; 51) via des tronçons de ressorts (53c; 54), et les échancrures (32) dans le disque d'écartement (30) étant en chevauchement avec au moins une surface de couverture (37). 4. Soupape d'inversion selon la revendication 3, caractérisée en ce que le disque d'écartement (30) comprend des échancrures supplémentaires (32) dans la région d'au moins un tronçon de ressort (53c; 54). 5. Soupape d'inversion selon la revendication 3, caractérisée en ce que les échancrures (32) dans le disque d'écartement (30) et les surfaces de couverture (37) dans le disque d'inversion (29) s'étendent en direction périphérique.