Brevet FR2920219A1 — publié le 20090227

La présente invention concerne, de façon générale, la réduction des bruyances et coups de bélier dans des circuits hydrauliques. Plus particulièrement, cette invention s'intéresse à la réduction des bruyances et des coups de bélier dans le circuit hydraulique d'une direction assistée hydraulique de véhicule automobile. Certaines directions assistées hydrauliques de véhicules automobiles présentent des phénomènes de bruyances, voire de coups de bélier, liés à de fortes variations de pression ou de débit, dans différentes zones du circuit hydraulique : pompe, tuyaux, valve d'assistance, vérin d'assistance... L'invention a pour but de réduire ces bruyances et coups de bélier, en fournissant une solution particulièrement adaptable aux directions assistées hydrauliques. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de réduction des bruyances et coups de bélier dans des circuits hydrauliques, plus particulièrement dans le circuit hydraulique d'une direction assistée hydraulique de véhicule automobile, ce dispositif étant constitué par au moins un corps déformable élastiquement et étanche, renfermant ou retenant un gaz compressible, corps qui est placé dans le circuit hydraulique concerné et qui possède au moins une surface au contact du fluide hydraulique présent dans ce circuit hydraulique. Aussi, l'idée à la base de la présente invention consiste à positionner ou à interposer, dans la ou les zones hydrauliques identifiées comme émissives des phénomènes nocifs, un corps déformable qui par ses propriétés permet d'atténuer, voire de supprimer les phénomènes acoustiques vibratoires audibles, sans altérer le fonctionnement du système hydraulique considéré ni modifier les conditions régnantes dans ce système au-delà des limites acceptables. Cette invention est aussi basée sur les propriétés physiques d'incompressibilité des solides et de compressibilité des gaz, et de déformabilité élastique/malléabilité de certains matériaux tels que les polymères, l'association de ces propriétés permettant de réaliser un dispositif qui peut encaisser de fortes variations de pression par réduction volumique, et peut les restituer quasi-instantanément après un pic de pression ou de débit. Compte tenu de son domaine d'application, le dispositif proposé doit, de plus, être réalisé dans des matériaux étanches et inertes vis-à-vis des fluides hydrauliques utilisés, et aussi étanches à l'air ou aux gaz sous une pression pouvant être élevée (typiquement : de 0 à 180 bars). Dans une forme de réalisation de l'invention, répondant aux exigences précédemment formulées, le dispositif de réduction des bruyances et coups de bélier consiste en un corps en matériau de type mousse élastomérique, à paroi étanche, comportant des alvéoles remplies de gaz compressible, totalement étanches les unes vis-à-vis des autres et aussi vis-à-vis de l'extérieur. Dans ce cas, le dispositif renferme, en son sein même, le gaz tel que de l'air dont la compressibilité est mise à profit pour absorber les variations de pression ou de débit à atténuer. Dans une variante, le dispositif de réduction des bruyances et coups de bélier consiste en un corps souple à paroi étanche, délimitant une poche unique remplie de gaz compressible. Les alvéoles multiples sont donc ici remplacées par une seule poche remplie de gaz, le dispositif formant ainsi un genre de "chambre à air". En position d'utilisation, le corps en matériau de type mousse élastomérique ou autre matériau souple est placé dans une partie correspondante du circuit hydraulique concerné, une fraction de la paroi étanche de ce corps étant au contact de la paroi solide rigide (notamment métallique) du circuit hydraulique, et le restant de la paroi étanche dudit corps se trouvant au contact direct du fluide hydraulique présent dans le circuit hydraulique. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le dispositif de réduction des bruyances et coups de bélier consiste en un corps en matériau élastomérique dense, dont la paroi possède en utilisation une partie venant en contact avec la paroi solide rigide du circuit hydraulique, une autre partie se trouvant au contact direct du fluide hydraulique présent dans le circuit hydraulique, et encore une autre partie qui délimite, avec une portion correspondante de la paroi solide rigide du circuit hydraulique, un volume fermé rempli de gaz compressible. Cette autre forme de réalisation de l'invention consiste ainsi à emprisonner un gaz, tel que de l'air, dans un volume de forme adaptée délimité entre le corps en matériau élastomérique (ici : sans alvéoles) et la paroi du circuit hydraulique, le corps incompressible transmettant la pression hydraulique depuis sa face exposée au fluide hydraulique jusqu'à une "poche" remplie de gaz. Dans un mode d'exécution particulier, adaptable à un conduit ou autre élément cylindrique du circuit hydraulique concerné, le dispositif de réductions des bruyances et coups de bélier selon l'invention consiste en un joint torique en matériau élastomérique dense, monté dans une gorge annulaire correspondante creusée dans la paroi solide rigide du circuit hydraulique, le fond de la gorge annulaire présentant lui-même une rainure annulaire qui, avec la partie de la paroi du joint torique située en regard de cette rainure, délimite un volume annulaire rempli de gaz compressible. Dans un autre mode d'exécution particulier, le dispositif de réduction des bruyances et coups de bélier selon l'invention consiste en un disque en matériau élastomérique dense, monté dans une cavité correspondante du circuit hydraulique, la paroi du disque présentant une face antérieure circulaire au contact direct du circuit hydraulique, une face latérale périphérique en contact avec la paroi de la cavité, et une face postérieure pourvue d'un évidement situé en regard du fond de la cavité, l'évidement de cette face délimitant avec le fond de la cavité un volume rempli de gaz compressible. De toute façon, l'invention sera encore mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de ce dispositif de réduction des bruyances et coups de béliers dans des circuits hydrauliques. Figure 1 est une vue en coupe d'une première forme d'exécution du dispositif de l'invention ; Figure 2 est une vue en coupe d'une deuxième forme d'exécution 25 du dispositif de l'invention ; Figure 3 est une vue en coupe d'une troisième forme d'exécution du dispositif de l'invention. En se référant à la figure 1, une portion d'un circuit hydraulique 2, dans laquelle se trouve un fluide hydraulique 3, est limitée par une surface 4 30 cylindrique, qui appartient à une paroi solide rigide 5, en particulier une paroi en acier ou une autre paroi métallique. Dans la paroi solide rigide 5 est creusée une gorge annulaire 6, dont le profil de base est par exemple rectangulaire. La gorge annulaire 6 reçoit un joint torique 7, en matériau élastomérique dense, qui se trouve ainsi mis au contact du fluide hydraulique 3. 35 Le fond de la gorge annulaire 6 présente lui-même une rainure annulaire 8, qui se situe sous le joint torique 7. Un volume annulaire 9 est ainsi délimité par la rainure annulaire 8 et par la partie du joint torique 7 située vers le fond de la gorge 6, en regard de cette rainure annulaire 8. Dans le volume annulaire 9 est emprisonnée une réserve d'air compressible. Une forte variation de la pression du fluide hydraulique 3, dans le circuit hydraulique 2, est transmise par le joint torique 7 (élastiquement déformable mais peu compressible) à la réserve d'air compressible remplissant le volume annulaire 9. Cette réserve d'air assure alors une absorption de la variation de pression hydraulique dans le circuit 2, de manière à atténuer voire supprimer les phénomènes audibles indésirables. En se référant à la figure 2, sur laquelle les éléments correspondant à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes repères numériques, la portion considérée du circuit hydraulique 2 comporte une cavité 10 de forme cylindrique, à fond plein 11, remplie de fluide hydraulique 3. La surface latérale cylindrique 4 et le fond 11 de la cavité 10 appartiennent à une paroi solide rigiide 5, en particulier une paroi en acier ou une autre paroi métallique. Vers le fond 11 de la cavité 10 est mis en place un disque 12 en matériau élastomérique dense. La paroi du disque 12 présente une face antérieure circulaire 13 mise au contact du fluide hydraulique 3, et une face latérale périphérique 14 qui vient en contact avec la paroi 5 de la cavité 10, plus particulièrement avec la surface latérale cylindrique 4 de cette cavité 10. La face postérieure de la paroi du disque 12 est pourvue d'un évidement central 15, situé en regard du fond 11 de la cavité 10. Un volume 16 est ainsi délimité par l'évidement 15 du disque 12 et par le fond 11 de la cavité 10. Dans ce volume 16 est emprisonnée une réserve d'air compressible. Une forte variation de la pression du fluide hydraulique 3, dans le circuit hydraulique 2, est ici transmise par le disque 12 (élastiquement déformable mais peu compressible) à la réserve d'air compressible remplissant le volume 16, pour absorber cette variation de pression hydraulique. La figure 3 montre également une portion de circuit hydraulique 2 constituée par une cavité 10 de forme cylindrique, à fond plein 11, la surface latérale 4 et le fond 11 de la cavité 10 appartenant à une paroi solide rigide 5, en particulier une paroi en acier ou une paroi métallique. Vers le fond 11 de la cavité 10 est mis en place un corps 17 de forme générale cylindrique, en matériau de type mousse élastomérique et à paroi étanche 18. Le corps 17 comporte intérieurement des alvéoles 19 multiples remplies d'air compressible, qui sont totalement étanches les unes vis-à-vis des autres, et aussi vis-à-vis de l'extérieur. La paroi étanche 18 du corps 17 possède une face antérieure circulaire mise au contact direct du fluide hydraulique 3, une face latérale périphérique qui vient en contact avec la surface latérale cylindrique 4 de la cavité 10, et une face postérieure circulaire qui vient en contact avec le fond 11 de cette cavité 10. Une forte variation de la pression du fluide hydraulique 3, dans le circuit hydraulique 2, est ici transmise au corps 17 et se trouve absorbée par la 10 compression de l'air remplissant les alvéoles 19 du corps 17. Bien entendu, les figures n'illustrent que des exemples du dispositif de l'invention, correspondant à des configurations locales particulières du circuit hydraulique 2. Le dispositif peut avoir une définition géométrique autre, adaptée à l'environnement spatial, et de manière similaire la liaison mécanique 15 ou le contact du dispositif avec la paroi du circuit hydraulique peut être adapté à chaque cas d'utilisation, y compris pour modifier la fréquence d'émission acoustique. Ainsi, comme on le conçoit aisément, la cavité 10 pourrait ne pas être cylindrique mais de section polygonale, auquel cas la forme du dispositif correspondrait à une telle section. 20 En particulier, dans le cas d'une mise sous vide des circuits hydrauliques préalable à leur remplissage, les solutions selon les figures 1 et 2 ne sont pas directement adaptées et doivent être aménagées, en ce qui concerne le maintien en place des corps en matériau élastomérique dans le circuit hydraulique concerné, afin de préserver tout ou partie de la réserve d'air 25 ou de gaz compressible appelée à assurer la fonction d'amortissement élastique. Comme il va de soi, et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif de réduction des bruyances et coups de bélier dans des circuits hydrauliques qui 30 ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : - en donnant au dispositif toute forme extérieure appropriée, en correspondance avec la partie du circuit hydraulique devant recevoir ce 35 dispositif ; - en réalisant le corps du dispositif en tout matériau de type élastomérique ou équivalent, le terme "élastomérique" ici utilisé englobant les caoutchoucs et aussi l'ensemble des matériaux polymères élastoplastiques ; - en réalisant le dispositif comme un corps souple comportant une seule poche remplie de gaz, au lieu de multiples alvéoles, le dispositif formant ainsi un genre de "chambre à air" ; - en prévoyant de remplacer l'air, renfermé ou retenu par le dispositif, par tout autre gaz compressible ; - en plaçant deux ou plusieurs corps analogues, constituant le 10 dispositif de réduction des bruyances et coups de bélier, dans un même circuit hydraulique ; - en implantant le dispositif en tout point du circuit hydraulique concerné, par exemple au niveau de la valve d'assistance du circuit hydraulique d'une direction assistée hydraulique de véhicule automobile ; 15 - en destinant ce dispositif à des circuits hydrauliques autres, que ce soit dans le domaine automobile ou dans divers domaines industriels. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réduction des bruyances et coups de bélier dans des circuits hydrauliques, plus particulièrement dans le circuit hydraulique d'une direction hydraulique assistée de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est constitué par au moins un corps (7, 12, 17) déformable élastiquement et étanche, renfermant ou retenant un gaz compressible, corps qui est placé dans le circuit hydraulique (2) concerné et qui possède au moins une surface (13) au contact du fluide hydraulique (3) présent dans ce circuit hydraulique (2). 2. Dispositif de réduction des bruyances et coups de bélier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en un corps (17) en matériau de type mousse ,élastomérique, à paroi étanche (18), comportant des alvéoles (19) remplies de gaz compressible, totalement étanches les unes vis- à-vis des autres et aussi vis-à-vis de l'extérieur. 3. Dispositif de réduction des bruyances et coups de bélier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en un corps souple à paroi étanche, délimitant une poche unique remplie de gaz compressible. 4 Dispositif de réduction des bruyances et coups de bélier selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que, en position d'utilisation, le corps (17) en matériau de type mousse élastomérique ou autre matériau souple, est placé dans une partie correspondante (10) du circuit hydraulique (2) concerné, une fraction de la paroi étanche (18) de ce corps (17) étant au contact de la paroi solide rigide (5) du circuit hydraulique (2), et le restant de la paroi étanche (18) dudit corps (17) se trouvant au contact direct du fluide hydraulique (3) présent dans le circuit hydraulique (2). 5. Dispositif de réduction des bruyances et coups de bélier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en un corps (7,12) en matériau élastomérique dense, dont la paroi possède en utilisation une partie venant en contact avec la paroi solide rigide (5) du circuit hydraulique (2), une autre partie se trouvant en contact direct du fluide hydraulique (3) présent dans le circuit hydraulique (2), et encore une autre partie qui délimite, avec une portion correspondante de la paroi solide rigide (5) du circuit hydraulique (2), un volume fermé (9,16) rempli de gaz compressible. 6. Dispositif de réduction des bruyances et coups de bélier selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste en un joint torique (7) enmatériau élastomérique dense, monté dans une gorge annulaire (6) correspondante creusée dans la paroi solide rigide (5) du circuit hydraulique (2), le fond de la gorge annulaire (6) présentant lui-même une rainure annulaire (8) qui, avec la partie de la paroi du joint torique (7) située en regard de cette rainure (8), délimite un volume annulaire (9) rempli de gaz compressible. 7. Dispositif de réduction des bruyances et coups de bélier selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste en un disque (12) en matériau élastomérique dense, monté dans une cavité (10) correspondante du circuit hydraulique (2), la paroi du disque (12) présentant une face antérieure circulaire (13) au contact direct du fluide hydraulique (3), une face latérale périphérique (14) en contact avec la paroi (4,5) de la cavité (10), et une face postérieure pourvue d'un évidement (15) situé en regard du fond (11) de la cavité (10), l'évidement (15) de cette face délimitant avec le fond (11) de la cavité (10) un volume (16) rempli de gaz compressible.