Brevet FR2845817A1 — publié le 20040416

L'invention concerne un amortisseur, notamment pour commande d'interrupteur de puissance, comprenant un carter dans lequel coulisse un piston refoulant un fluide, ledit carter comprenant un cylindre dans lequel pénètre ledit piston en fin de course. L'amortisseur selon l'invention est plus particulièrement destiné à freiner des parties mobiles d'un interrupteur de puissance et de la commande qui lui est associée en fin de course de commutation, de manière à réduire l'intensité des chocs durant la commutation. Dans ce type d'amortisseur, le freinage qui est hydraulique est obtenu par refoulement du fluide par le 10 piston qui se déplace à l'intérieur du carter. Dans un amortisseur connu, le piston comporte des épaulements étagés qui définissent avec le cylindre une section annulaire à travers laquelle s'écoule le fluide contenu dans le cylindre lorsque le piston avance dans celui-ci. Plus particulièrement le piston a un diamètre qui décroît depuis sa 15 base vers sa tête, le diamètre de base valant sensiblement le diamètre interne du cylindre. La surface de contact du piston avec le carter est ainsi limitée à la base du piston qui est une surface annulaire de faibles dimensions, ce qui favorise une usure rapide. D'autre part, le piston n'est pas guidé durant la plus grande partie de son parcours dans le cylindre, de 20 sorte qu'il tend à s'arc-bouter ou à se décaler axialement, ce qui bloque l'amortisseur et rend la commande d'interrupteur inopérante. Un autre inconvénient de cette conception réside dans le fait que de faibles variations de diamètre se répercutent amplifiées sur les forces de freinage résultantes, ce qui rend indispensable un usinage de précision induisant un surcot de 25 fabrication. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un amortisseur de fabrication simple ayant une fiabilité améliorée. A cet effet, l'invention a pour objet un amortisseur, notamment pour 30 commande d'interrupteur de puissance, comprenant un carter dans lequel coulisse un piston refoulant un fluide, ledit carter comprenant un cylindre, dans lequel pénètre ledit piston en fin de course, caractérisé en ce que ledit piston comporte au moins un évidement définissant une section d'écoulement dudit fluide hors dudit cylindre, ledit évidement formant une 35 réduction de section du piston et étant réalisé sur une partie de la circonférence du piston pour que le piston soit guidé sur toute sa longueur lorsqu'il pénètre dans ledit cylindre. Avec cette construction, le piston est en appui sur toute sa longueur contre la surface interne du cylindre, de sorte qu'il est guidé sur la totalité de son trajet. Avantageusement, le piston présente un axe de symétrie et comprend au moins deux évidements 5 disposés de façon symétrique par rapport à cet axe. Les efforts du fluide sur le piston ont ainsi une résultante qui est dirigée axialement ce qui réduit encore le risque de blocage du piston dans le cylindre. Selon des modes de réalisation préférés, les évidements sont réalisés sous forme de canaux ayant une section en U ou en V, ou bien sous forme 10 de méplats. Avantageusement, les évidements ont une section élevée au niveau de la tête de piston qui s'amoindrit vers la base du piston de manière à former une section de refoulement qui diminue au fur et à mesure que le piston pénètre dans le cylindre. Ainsi, la résistance opposée par le fluide au mouvement du piston croît au fur et à mesure qu'il avance dans le cylindre, 15 ce qui produit un freinage progressif. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une première vue en coupe longitudinale de l'amortisseur selon l'invention; La figure 2 est une première vue en coupe transversale du carter de l'amortisseur selon l'invention; La figure 3 est une seconde vue en coupe longitudinale de l'amortisseur 25 selon l'invention; La figure 4 est une vue en coupe transversale d'une variante du carter de l'amortisseur selon l'invention; La figure 5 représente un piston dans lequel chaque évidement est un canal présentant une section en U; La figure 6 représente un piston dans lequel chaque évidement est un canal présentant une section en V; La figure 7 représente un piston dans lequel chaque évidement est un méplat; La figure 8 représente un piston dans lequel chaque évidement est formé 35 par plusieurs méplats étagés; La figure 9 est une vue en perspective d'un piston comprenant un perçage central communiquant avec des perçages radiaux. Figure 1, un amortisseur de commande d'interrupteur selon l'invention 5 comprend un carter 1 s'étendant longitudinalement selon un axe AX. Ce carter comporte un perçage 2 à sa première extrémité, et il est prolongé par une tige 3 qui plonge dans sa seconde extrémité à travers un palier 4. Le perçage 2 est destiné à être fixé au bâti de la commande, alors que la tige 3 qui est apte à coulisser longitudinalement par rapport au carter est destinée 10 à être fixée à une partie mobile de la commande pour freiner son mouvement. Le carter 1 renferme un piston 5 solidaire de la tige 3, ce piston refoulant un fluide contenu dans le carter pour produire l'effet d'amortissement. Le fluide est par exemple de l'huile complétée par de l'air destiné à compenser 15 la variation du volume due au déplacement du piston. L'intérieur du carter 1 comprend une première zone creuse 6 correspondant au début de course du piston, prolongée par une seconde zone creuse qui définit un cylindre 7 dans lequel plonge le piston à la fin de sa course. Comme visible dans la vue en coupe des figures 2 et 4, la première zone 20 creuse 6 a la forme globale d'un cylindre ayant pour diamètre nominal le diamètre externe du piston, et comprenant dans sa surface des gorges d'écoulement de l'huile. Plus particulièrement, chaque gorge 6', 6", 6"' s'étend le long d'un génératrice du cylindre pour étendre radialement la section transversale de la première zone creuse. Dans l'exemple 25 correspondant à la figure 2, le carter comprend trois gorges longitudinales 6', 6" et 6"' disposées à 120 degrés. Dans l'exemple de la figure 4, le carter comprend deux gorges 6', 6" disposées symétriquement par rapport à l'axe longitudinal AX, ce qui présente des avantages qui seront détaillés plus bas. Lorsque le piston se déplace dans cette première zone creuse 6, le fluide 30 qu'il refoule passe de l'avant vers l'arrière du piston en s'écoulant à travers les gorges longitudinales 6', 6" et 6"' ce qui correspond à une faible intensité de freinage. En fin de course, le piston pénètre dans le cylindre 7 pour y être immobilisé dans une position qui est représentée figure 3. Selon l'invention, le piston 5 est muni d'au moins un évidement 5' qui 35 forme avec le cylindre 7 une section d'écoulement du fluide hors du cylindre en fin de course, cet écoulement étant représenté par la flèche F dans la figure 1. Plus particulièrement, l'évidement est réalisé sur une partie de la circonférence du piston pour diminuer la section transversale du piston tout en conservant une partie importante de la circonférence pour le guidage du piston contre le carter. Le piston a ainsi une surface de guidage importante 5 grace à laquelle il est guidé dans le carter durant toute la fin de course, ce qui contribue à augmenter à la fois sa durée de vie et la fiabilité de fonctionnement. La mise en oeuvre d'un carter comprenant des gorges 6', 6", 6"' et un cylindre de fin de course, contenant à la fois de l'huile et de l'air pour compenser les variations de volume procure un guidage satisfaisant du 10 piston pour un cot de revient très faible puisqu'il peut être entièrement réalisé par usinage. Le dimensionnement, le choix du type et du nombre d'évidements 5' sur le piston 5 sont conditionnés par la caractéristique de freinage souhaitée et par les conditions de fonctionnement de l'amortisseur. Dans la forme la plus 15 simple, un seul évidement est suffisant pour former une section d'écoulement du fluide. Avantageusement, le piston qui présente un axe de symétrie AX comporte deux évidements disposés symétriquement par rapport à cet axe, comme illustré dans les exemples de réalisation des figures 5 à 9. Les efforts de 20 freinage appliqués par le fluide au piston ont ainsi une résultante située sur l'axe AX, ce qui contribue à réduire les risques de blocage du piston et à obtenir une usure homogène de ce dernier. Dans le cas de deux évidements 5' symétriques par rapport à l'axe AX, il peut être avantageux de prévoir un carter à deux gorges 6' et 6" au lieu de trois, comme dans l'exemple de la 25 figure 4. Un tel carter à deux gorges peut être associé à un dispositif de guidage maintenant le piston dans une position angulaire telle que les évidements restent en regard des gorges corresponantes. De cette manière, le piston est toujours en appui contre le carter au niveau des zones situées entre ses évidements, tout au long de sa course, ce qui garantit une 30 meilleure répétitivité de la caractéristique de freinage. Dans le but d'obtenir un freinage dont l'intensité croît au fur et à mesure que le piston 5 avance dans le cylindre 7, ces évidements peuvent être réalisés de manière à former une section d'écoulement dont l'aire décroît au fur et à mesure que le piston avance dans le cylindre. Dans les exemples 35 des figures 5 et 6, chaque évidement peut être réalisé avec une fraise scie de manière à former un canal ayant une certaine pente par rapport à l'axe AX. Sur la figure 5, chaque évidement a une section en U, alors que les évidements de l'exemple de la figure 6 ont une section en V. Comme visible dans ces figures, la section transversale de chaque évidement 5' est la plus importante au niveau de la tête du piston 5 apparaissant à droite sur les 5 figures, et cette section diminue en se rapprochant de la base du piston. Cette forme des évidements assure une diminution progressive de la section d'écoulement au fur et à mesure que le piston pénètre dans le cylindre 7 en fin de course, ce qui correspond à un freinage graduel du piston en fin de course. Dans l'exemple de la figure 7, les évidements du piston 5 sont formés par des méplats 5' disposés symétriquement par rapport à l'axe AX, ces deux méplats étant légèrement inclinés par rapport à l'axe AX. Plus particulièrement, la pente des méplats par rapport à l'axe AX est choisie de telle sorte que chaque méplat est plus proche de l'axe AX au niveau de la 15 tête de piston, et plus éloigné de cet axe an niveau de la base du piston. Ainsi, la diminution de la section d'écoulement s'effectue graduellement, de sorte que l'effort de freinage croît continment lorsque le piston arrive en fin de course. Dans l'exemple représenté sur la figure 8, chaque évidement 5' est 20 constitué de plusieurs méplats étagés de manière à assurer cette diminution progressive de la section d'écoulement. Le piston 5 comprend ici trois méplats étagés 5'a, 5'b, et 5'c à des hauteurs différentes par rapport à l'axe AX du piston, qui s'étendent le long cet axe. Plus particulièrement, le méplat 5'c qui est situé au niveau de la tête du piston est le plus proche de l'axe AX 25 pour définir une section d'écoulement de grande taille correspondant à l'entrée du piston dans le cylindre 7. Le méplat 5'a qui est le plus proche de la base du piston est le plus éloigné de l'axe AX pour définir une section d'écoulement plus faible correspondant à la fin du freinage. Le méplat 5'b qui est situé entre les deux autres le long de l'axe AX est situé à une hauteur 30 intermédiaire. L'étagement des méplats est donc réalisé de manière à obtenir une augmentation de la section de refoulement en allant vers la tête du piston située à droite sur la figure 5. Dans l'exemple de la figure 5, le piston comprend trois méplats, mais ce nombre n'est pas limitatif: dans l'exemple de la figure 1, le piston comprend deux fois cinq méplats étagés 35 disposés symétriquement par rapport à l'axe AX. D'autre part, les différents méplats 5'a, 5'b, 5'c sont disposés parallèlement à l'axe AX dans l'exemple de la figure 5, mais le piston peut également comporter différents méplats à la fois étagés et inclinés par rapport à l'axe AX, de manière à obtenir une caractéristique de freinage 5 réelle la plus proche possible d'une caractéristique souhaitée. La mise en oeuvre de tels méplats étagés pourra être réalisée grâce à plusieurs passes avec une fraiseuse classique, c'est à dire pour un cot de fabrication très bas. Plus généralement, le piston 5 et la tige 3 pourront être formés d'une seule pièce issue de tournage, et le carter pourra aussi être réalisé par 10 usinage classique, de manière à réduire le cot de fabrication de l'amortisseur selon l'invention. Dans un autre mode de réalisation représenté figure 9, un perçage central 8 est réalisé au niveau de la tête du piston coaxialement à l'axe AX. Les évidements sont réalisés sous forme de perçages radiaux 5' dans la surface 15 cylindrique du piston 5, chaque perçage radial débouchant dans le perçage central 8 pour former un chemin d'écoulement de l'huile lorsque le piston pénètre dans le cylindre 7. Ce mode de réalisation présente l'avantage de pouvoir aisément moduler le nombre de perçages radiaux en vue de modifier la caractéristique de freinage de l'amortisseur, sans avoir nécessairement 20 recours à une machine outil, ce qui simplifie notamment la mise au point d'un prototype. REVENDICATIONS 1/ Amortisseur, notamment pour commande d'interrupteur de puissance, comprenant un carter (1) dans lequel coulisse un piston (5) refoulant un 5 fluide, ledit carter (1) comprenant un cylindre (7), dans lequel pénètre ledit piston (5) en fin de course, caractérisé en ce que ledit piston (5) comporte au moins un évidement (5', 5'a, 5'b, 5'c) définissant une section d'écoulement dudit fluide hors dudit cylindre (7), ledit évidement formant une réduction de section du piston (5) et étant réalisé sur une partie de la circonférence du 10 piston pour que le piston soit guidé sur toute sa longueur lorsqu'il pénètre dans ledit cylindre (7). 2/ Amortisseur selon la revendication 1, dans lequel le cylindre (7) se prolonge longitudinalement dans le carter (1) par une première zone creuse 15 (6) définissant une surface interne sensiblement cylindrique de même diamètre, et dans lequel ladite surface interne sensiblement cylindrique comprend au moins une gorge longitudinale (6', 6", 6"') s'étendant radialement. 3/ Amortisseur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit piston (5) présente un axe de symétrie (AX) et comprend au moins deux évidements (5', 5'a, 5'b, 5'c) disposés de façon symétrique par rapport cet axe (AX). 4/ Amortisseur selon les revendications 2 et 3, dans lequel ladite première 25 zone creuse (6) dudit carter (1) comprend deux gorges disposées en regard desdits évidements (5', S'a, 5'b, 5'c). / Amortisseur selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel au moins un évidement (5') du piston (5) est un canal définissant une section en U ou 30 en V. 6/ Amortisseur selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel au moins un évidement est réalisé sous forme de méplat (5'). 7/ Amortisseur selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel au moins un évidement est réalisé sous forme de plusieurs méplats (5'a, 5'b, S'c) étagés le long du piston (5) de telle sorte que ladite section de refoulement diminue au fur et à mesure que ledit piston (5) avance dans ledit cylindre (7). 8/ Amortisseur selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel chaque 5 méplat (5') est incliné de telle sorte que ladite section de refoulement diminue au fur et à mesure que ledit piston (5) avance dans ledit cylindre (7). 9/ Amortisseur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le piston (5) comprend un perçage central (8) ainsi que des évidements (5') sous forme 10 de perçages radiaux réalisés dans la surface circonférencielle du piston (5), lesdits perçages radiaux débouchant dans ledit perçage central (8).