Brevet FR3096097A1 — publié le 20201120

Description Titre de l'invention : Vérin hydraulique equipé d'un dispositif de ralentissement de lin de course [0001] ARRIERE PLAN DE L'INVENTION [0002] On connaît des vérins hydrauliques, utilisés notamment pour la manoeuvre des trains d'atterrissage des aéronefs, comportant un cylindre dans lequel un piston est monté pour coulisser. Le piston délimite dans le cylindre une chambre hydraulique d'extension et une chambre hydraulique de rétraction reliées à un circuit hydraulique par des ports respectifs. Ce type de vérin peut être équipé d'un dispositif de ralentissement dc fin dc course pour ralentir le déplacement de la tige lors d'une rétraction de la tige à l'approche de la butée. A cet effet, le port associé à la chambre d'extension débouche au fond d'une cavité aménagée dans l'extrémité du cylindre. La tige comporte une protrusion qui, à l'approche de la butée de fin de course, pénètre à ajustement dans la cavité, obligeant le fluide encore contenu dans la chambre d'extension à s'écouler par l'espace annulaire laissé entre la protrusion et la paroi dc la cavité, cc qui génère une augmentation dc pression dans la chambre d'extension qui freine le piston et contribue à ralentir la tige avant son arrivée en butée. [0003] Cc dispositif de ralentissement demande une grande précision d'usinage et des jeux de fonctionnement très calibrés. Il est en outre sensible aux variations de températures puisque l'écoulement annulaire est essentiellement laminaire alors qu'il est turbulent aux températures élevées, ce qui occasionne une variation importante du coefficient d'amortissement. [0004] OBJET DE L'INVENTION [0005] L'invention a pour objet de proposer un vérin hydraulique télescopique équipé dc moyens de ralentissement dc la tige en fin de course simples à implémenter et peu sensibles à la température. Résumé de l'invention 100061 En vue de la réalisation de cette fonction, on propose un vérin hydraulique comportant un cylindre dans lequel un piston solidaire d'une tige est monté à coulissement étanche pour délimiter dans le cylindre une chambre hydraulique d'extension et une chambre hydraulique de rétraction reliées à des ports respectifs, le vérin hydraulique comportant des moyens de ralentissement du piston quand le piston s'approche d'une position rétractée. Selon l'invention, les moyens de ralentissement comportent des premier et deuxième conduits hydrauliques s'étendant du port d'extension à la chambre d'extension, le premier conduit hydraulique comportant un siège tandis que le piston porte un doigt rétractable ayant une extrémité qui vient en 2 appui contre le siège pour fermer le premier quand le piston s'approche de la position rétractée, de sorte que seul le deuxième conduit hydraulique reste ouvert alors que le piston finit sa course vers la position rétractée. [0007] Ainsi, lorsque le doigt vient en appui contre le siège, le premier conduit hydraulique est fermé, et le fluide est contraint de s'écouler par le deuxième conduit, cc qui diminue la section de passage du fluide et exerce donc une résistance qui ralentit le piston finissant sa course vers la position rétractée. Le doigt se rétracte alors progressivement dans le piston au fur et à mesure du déplacement de celui-ci, tout en restant en appui contre le siège. [0008] Cette disposition est très simple à mettre en oeuvre et ne nécessite pas l'exécution de jeux de fonctionnement précis. Il suffit de permettre au doigt de flotter transversalement pour permettre son autocentrage dans le siège et garantir une fermeture sinon étanche, du moins suffisamment importante pour en pratique forcer le fluide à passer par le deuxième conduit. [0009] Selon une disposition particulière de l'invention, les conduits hydrauliques s'étendent dans un fond du cylindre. De préférence alors, le siège est rapporté sur le fond du cylindre. [0010] Alternativement, les conduits hydrauliques sont réalisés dans un diaphragme rapporté ou dans un trou calibré dans le fond du cylindre. [0011] De préférence, le doigt est monté coulissant sur le piston selon un axe central du cylindre. [0012] Selon une autre disposition particulière de l'invention, l'extrémité du doigt est conique pour permettre un meilleur guidage. [0013] Le doigt est rétractable à l'encontre de l'action de moyens de rappel poussant le doigt vers une position saillante du piston. Un drain est aussi prévu dans le corps pour éviter d'emprisonner la pression entre la tige et le corps du doigt rétractable. [0014] Selon encore une autre disposition particulière de l'invention, le siège est précédé d'une virole destinée à coopérer avec l'extrémité du doigt avant que celle-ci ne vienne en appui contre le siège pour diminuer progressivement une section de passage du premier conduit hydraulique et permettre le centrage (conique ou circulaire). Brève description des dessins [0015] L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit des figures des dessins annexés, parmi lesquelles : [0016] [fig.1] La figure 1 est une vue en coupe schématique d'un vérin hydraulique muni d'un dispositif de ralentissement selon l'invention, illustré alors que le piston approche de la position rétractée, l'extrémité du doigt n'étant pas encore en appui contre le siège ; 3 100171 Ifig.21 La figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1, le même vérin étant illustré au moment où l'extrémité du doigt vient au contact du siège ; [0018] [fig.3] La figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1, le même vérin étant illustré au moment où le piston arrive en position rétractée ; [0019] [fig.4] La figure 4 illustre une variante de réalisation du vérin de la figure 1, dans laquelle le deuxième fond reçoit un diaphragme dans lequel sont réalisés les deux conduits hydrauliques ; [0020] [fig.5] La figure 5 montre un siège pouvant équiper le vérin de la figure 1 ou de la figure 4, le siège étant associé à une virole d'entrée qui coopère avec l'extrémité du doigt pour fermer progressivement une section de passage du premier conduit. Description des modes de réalisation [0021] En référence aux figures 1 à 3, l'invention s'applique à un vérin hydraulique 100 comportant un cylindre 1 creux dans lequel un piston 2 est monté pour coulisser selon un axe longitudinal X, ici l'axe central du cylindre 1. Lc cylindre est délimité de part et d'autre par un premier fond (non visible ici) traversé par une tige 4 solidaire du piston 2, et un deuxième fond 3 visible ici. Lc piston 2 délimite dans le cylindre 1 une chambre hydraulique d'extension 5 et une chambre hydraulique de rétraction 6. La chambre d'extension est ici reliée à un port d'expansion P. [0022] Selon l'invention, le port d'extension P est relié à la chambre d'extension 5 par un premier conduit hydraulique 7 de diamètre suffisamment important pour n'induire que des pertes de charges mineures, et un deuxième conduit hydraulique 8 de diamètre plus faible, formant volontairement une restriction pour le passage du fluide. [0023] En outre, le piston 2 porte un doigt 10 monté coulissant sur le piston 2, ici selon l'axe longitudinal X, à l'encontre de l'action d'un ressort 11 qui rappelle le doigt vers une position saillante définie par la coopération d'une collerette 16 s'étendant en saillie d'une portion d'extrémité du doigt 10 avec un épaulement d'une cavité 17 du piston 2 recevant le ressort 11 et ladite portion d'extrémité du doigt 10. Lc premier conduit hydraulique 7 comporte un siège 13 rapporté sur le deuxième fond 3 et disposé en regard d'une extrémité conique 14 du doigt 10. Le doigt 10, le ressort 11, le siège 13, et les deux conduits hydrauliques 7, 8 forment ensemble le dispositif de ralentissement de l'invention, dont le fonctionnement est maintenant détaillé. [0024] Lorsque du fluide sous pression est admis dans la chambre de rétraction 6, le piston 2 se déplace en direction du deuxième fond 3. Tant que le piston 2 est éloigné du deuxième fond 3, comme illustré à la figure 1, l'extrémité 14 du doigt 10 est éloignée du siège 13 et le fluide présent dans la chambre d'extension 5 est expulsé de celle-ci vers le port P via le premier conduit hydraulique 7. [0025] Le piston 2 continuant sa course, l'extrémité 14 du doigt 10 vient en appui contre le siège 13, comme illustré à la figure 2, ce qui ferme le premier conduit hydraulique 7 et oblige le fluide à s'écouler via le deuxième conduit hydraulique 8. Le deuxième conduit hydraulique 8 comprend une restriction localisée de section de sorte que l'écoulement du fluide par le deuxième conduit hydraulique 8 génère une augmentation de pression dans la chambre d'extension 5 qui contribue à ralentir le piston 2. On notera qu'un tel écoulement se produit en régime turbulent. L'orifice formant la restriction localisée de section, qui est ici percé dans une plaque mince montée transversalement dans le conduit hydraulique 8 (ladite plaque n'étant symbolisée que sur la figure 1), va permettre d'augmenter la vitesse du fluide et va générer la turbulence, de sorte que la résistance qu'il génère est peu sensible à la température du fluide. Il est indispensable que la plaque dans laquelle l'orifice est ménagé ait une épaisseur aussi fine que possible afin d'obtenir un écoulement qualifié de « à mince paroi ». [0026] Le piston 2 continue alors sa course à vitesse réduite jusqu'à la position rétractée illustrée à la figure 3, le fluide s'écoulant alors uniquement par le deuxième conduit hydraulique 8. Le ressort 11 garantit l'appui de l'extrémité 14 du doigt 10 contre le siège 13 de sorte que le premier conduit hydraulique 7 reste fermé, tout en permettant la rétraction du doigt 10 dans le piston 2. [0027] Pour garantir la bonne fermeture du premier conduit hydraulique 7, il suffit de prévoir un guidage axial du doigt 10 dans le piston 2 suffisamment flottant pour permettre un autocentrage de l'extrémité 14 du doigt 10 dans le siège 13. En pratique, on prévoira une extrémité 14 suffisamment longue pour faciliter cet autocentrage. Le calibrage de la restriction organisée par le deuxième conduit hydraulique 8 peut être obtenu par un perçage à un diamètre calibré de ce deuxième conduit, ou par l'utilisation d'un restricteur adéquat. Il convient de permettre une évacuation facile du fluide contenu dans la cavité 17 lors de la rétraction du doigt 10, afin d'éviter un accroissement de la pression du fluide dans la cavité 17 qui pourrait provoquer un phénomène d'amortissement résistant à la rétraction du doigt 10. De même, il convient de calibrer la raideur du ressort 11 pour assurer un bon appui de l'extrémité 14 du doigt 10 sur le siège 13, sans pour autant générer un choc au contact qui userait prématurément le siège 13. [0028] Lorsqu'il est nécessaire de faire sortir la tige 4, on admet du fluide sous pression par le port d'extension P. Le fluide repousse le doigt 10 contre l'action du ressort 11 de sorte que le fluide peut accéder à la chambre d'extension par le premier conduit hydraulique 7. [0029] Selon une variante de réalisation illustrée à la figure 4, le premier conduit hy- draulique 7 et le deuxième conduit hydraulique 8 sont réalisés dans un diaphragme 18 rapporté dans le deuxième fond 3 du cylindre 1. Le siège 13 est alors constitué simplement de l'arête délimitant le bord du premier conduit hydraulique 7 en regard de l'extrémité 14 du doigt 10. Ainsi, les usinages de précision (réalisation des conduits hydrauliques 7 et 8) peuvent être réalisés sur une pièce séparée, dans un matériau adapté (par exemple du bronze). Bien entendu, un siège séparé peut être monté sur le diaphragme 18, de façon similaire au vérin des figures 1 à 3. [0030] Selon une autre variante de réalisation illustrée à la figure 5, on fait précéder le siège 13 d'une virole 15, qui peut comme illustré ici être venue de matière avec le siège 13, et qui a pour fonction de coopérer avec l'extrémité 14 du doigt 10 pour diminuer progressivement une section de passage du fluide par le premier conduit hydraulique 7 avant que l'extrémité 14 ne vienne en appui contre le siège 13 et ferme le conduit, afin de diminuer ou supprimer les à-coups de pression lors de la fermeture du premier conduit hydraulique 7. Ici, la virole 15 a une forme interne conique, mais toute autre forme adaptée à fermer progressivement le premier conduit hydraulique 7 est utilisable. [0031] L'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications. [0032] En particulier, bien que le doigt soit ici disposé sur le piston pour coulisser et se rétracter selon l'axe longitudinal X, on pourra disposer le doigt pour qu'il coulisse selon tout autre axe parallèle à l'axe longitudinal X. [0033] Bien qu'ici le doigt 10 ait une extrémité conique 14, on pourra donner à cette extrémité toute forme apte à coopérer avec le siège en regard pour fermer le premier conduit hydraulique 7. [0034] La restriction de section peut être usinée dans le corps du cylindre ou le diaphragme, ou être rapportée sur ceux-ci. [0035] Le vérin de l'invention est particulièrement intéressant pour une utilisation dans un train d'atterrissage d'aéronef, en particulier pour la manoeuvre de ce train d'attenissage entre la position sortie et la position rentrée du train d'atterrissage. Le vélin de l'invention est également utilisable comme actionneur pour mouvoir un élément mobile par rapport à un élément fixe d'un aéronef, par exemple une surface mobile de vol, un carénage d'un inverseur de poussée... Néanmoins, d'autres applications du vérin de l'invention sont envisageables, par exemple en tant qu'actionneur sur des navires ou des véhicules automobiles terrestres. 6 REVENDICATIONS[Revendication 1] Vérin hydraulique comportant un cylindre (1) dans lequel un piston (2) solidaire d'une tige (4) est monté à coulissement étanche pour délimiter dans le cylindre une chambre hydraulique d'extension (5) et une chambre hydraulique de rétraction (6) reliées à des ports respectifs, le vérin hydraulique comportant des moyens de ralentissement du piston quand le piston s'approche d'une position rétractée, caractérisé en ce que les moyens de ralentissement comportent des premier et deuxième conduits hydrauliques (7, 8) s'étendant entre le port d'extension et la chambre d'extension, le premier conduit hydraulique comportant un siège (13) tandis que le piston porte un doigt (10) rétractable ayant une extrémité (14) qui vient en appui contre le siège pour fermer le premier conduit hydraulique (7) quand le piston s'approche de la position rétractée, de sorte que seul le deuxième conduit hydraulique (8) reste ouvert alors que le piston finit sa course vers la position rétractée. [Revendication 2] Vérin hydraulique selon la revendication 1, dans lequel les conduits hy- drauliques (7, 8) s'étendent dans un fond (3) du cylindre (1). [Revendication 3] Vérin hydraulique selon la revendication 2, dans lequel le siège (13) est rapporté sur le fond du cylindre (1). [Revendication 4] Vérin hydraulique selon la revendication 1, dans lequel les conduits hy- drauliques (7,8) sont réalisés dans un diaphragme (18) rapporté dans le cylindre (1). [Revendication 5] Vérin hydraulique selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le doigt (10) est monté coulissant sur le piston selon un axe central (X) du cylindre. [Revendication 6] Vérin hydraulique selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'extrémité (14) du doigt (10) est conique. [Revendication 7] Vérin hydraulique selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le doigt (10) est rétractable à l'encontre de l'action de moyens de rappel (11) poussant le doigt vers une position saillante du piston. [Revendication 8] Vérin hydraulique selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le siège (13) est précédé d'une virole (15) destiné à coopérer avec l'extrémité (14) du doigt (10) avant que celle-ci ne vienne en appui contre le siège pour diminuer progressivement une section de passage du premier conduit hydraulique (7). [Revendication 9] Train d'atterrissage comportant un vérin de manoeuvre du train d'atterrissage entre une position rentrée et une position sortie, ca- 7 ractérisé en cc que le vérin est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. [Revendication 10] Aéronef comportant un train d'atterrissage conforme à la revendication 9.