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L ' invention est," rela..1i,V t à cd1e.à; J&1!IP!iir mydiJ&1biqùp.*flwGpo uàgi.àqçxea:m+ ne matiques du genre amortisseur, ressort-amortisseur, frein hydraulique, etc.. destinés à amortir et ou limiter un mouvement quelconque au moyen de corps à base de métaux poreux freinant le passage de matières liquides et ou ga- zeuses dont le déplacement est commandé par le dit mouvement.
De tels appareils sont employés dans de nombreux domaines par exem- ple pour la suspension de machines et de voitures, de chars, waggons, pour les trains d'atterrissage des avions, pour les freins de recul des canons, etc.
Les métaux poreux mentionnés ci-dessus sont fabriqués synthétque ment par des procédés céramiques à partir de poudres spéciales en fer, bron- ze, cuivre et autres.
Ils constituent des corps de formes déterminées telles que plaque tube, cône et ils sont en outre plus ou moins caractérisés par leur struc- ture à pores nombreux de grandeur uniforme ou non, mais toujours contrôla- ble par le procédé de fabrication. Ces pores communiquent en principe tous entre eux et avec l'atmosphère. En conséquence, ces corps à base de métaux poreux sont plus ou moins perméables pour les gaz et les liquides. On les emploie par exemple pour la séparation ou le mélange de fluides de viscosi- té différente, pour la séparation des gaz et de la poussière.
Les dits corps métalliques poreux permettent donc le passage de gaz et de liquides d'une surface à l'autre à travers leurs nombreux canaux capillaires.
L'énergie nécessaire pour effectuer le passage d'une certaine quantité d'une matière donnée dans un certain temps est fonction :
1 de la distance et de la grandeur entre la surface d'entrée et la surface de sortie.
2 - du nombre de pores reliant les deux surfaces,
3 - de la consistance de la matière gazeuse ou, liquide à faire passer,
4 - de la vitesse du passage.
Les fonctions sont déterminées par des lois simples et connues qui permettent de calculer facilement la quantité d'énergie transformée au passage d'une certaine quantité d'une matière définie à travers un corps déterminé à une vitesse précise.
Autrement dit, il est aisé de déterminer la force de freinage ef- fectuée par l'appareil sur des poussées, sur le chemin desquelles l'appareil se trouve interposé.
L'invention vise tous les appareils utilisant de tels métaux po- reux dans toutes leurs formes et destinés à la transformation d'énergie afin de freiner ou amortir les mouvements subis par eux,;ces mouvements étant transmis à des masses gazeuses ou liquides qui elles-mêmes sont freinées par leur passage au travers de la masse métallique poreuse.
Plusieurs modes de réalisation de l'invention sont décrits ci-a- près à titre d'exemple non limitatifs avec références aux schémas figurant aux dessins annexés, dont :
La figo 1 représente la vue d'une coupe schématique suivant l'axe longitudinal d'un appareil employé comme amortisseur dans la construction de voitureso
La fig. 2 représente une vue analogue à celle de la Fig. 1,(coupe
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schématique suivant l'axe longitudinal d'un appareil employé comme amortis- seur dans la construction de voitures) dans une variante d'exécution.
La figo 3 représente une vue analogue à celle des Fig. 1 et 2, dans une autre variante d'exécution.
La fig 4 représente schématiquement une coupe partielle en élé- vation dans une variante d'exécution d'un élémént de construction représen- té aux figo 2 et 3
La figa 5 représente la vue d'une coupe schématique suivant l'a- xe longitudinal dans la partie supérieure d'un appareil amortisseur.
La figo 6 représente la vue d'une coupe schématique suivant l'a- xe longitudinal dans une autre réalisation d'un appareil amortisseur.
La fig 7 représente la vue d'une coupe schématique suivant l'a- xe longitudinal d'une tige et de son piston dans une variante d'exécution.
La figo 8 représente la vue d'une coupe schématique en élévation dans une portion de piston équipé de manière à exercer une action de frei- nage, davantage dans une direction que dans l'autre.
La Fig . 9 représente une vue analogue à celle de la Fig. 8 dans une variante d'exécution.
La Figo 10 représente la vue d'une coupe en élévation suivant X - X, fig 11
La Figo 11 représente la vue schématique en plan d'une tige de piston avec ce dernier comportant un autre moyen de différenciation de freinage dans les deux sens.
La Figo 12 représente la vue schématique d'une coupe en élévation suivant l'axe longitudinal dans un appareil amortisseur du genre de celui représenté à la Fig. 1, dans une autre variante d'exécution.
La Figo 13 représente la vue schématique d'une coupe en élévation suivant l'axe longitudinal d'un amortisseur dans lequel la tige et le piston sont supprimés.
Les Figo 14 et 15 représentent des vues schématiques de coupes en élévation suivant les axes longitudinaux de tiges et de pistons d'amor- tisseur dans des réalisations permettant des oscillations n'entraînant qu' un faible freinage
La Fig. 16 représente la vue schématique d'une coupe en élévation suivant l'axe longitudinal d'un amortisseur dans lequel l'action de freina- ge mgmente progressivement.
La fig. 1 donne la coupe en sens axial longitudinal d'un appareil qui est souvent employé comme amortisseur dans la construction de voitures,.
1 est un cylindre fermé à sa partie supérieure et portant comme moyen de fixation le goujon 2, 3 est la plaque-bouchon avec joint d'étanchéité. La plaque 3 est percée en son centre d'un trou qui lasse passer la tige 4 qui. à son bout inférieur, est dotée des moyens de fixation et à son sommet supé- rieur porte le piston 5 en matière métallique poreuse telle que définie ci- dessus. La chambre 6 est fermée par le cylindre 1 et le bouchon 3. Elle con- tient de l'huile et du gaz à pression normale ou non, séparés l'un de l'au- tre ou mélangés l'un avec l'autre ou du gaz enfermé dans une matière synthé- tique, solide, et plastique : parexemple sous forme de cellules dans un corps d cellulaire ou de pores dens un corps spongieux.
Si l'appareil est soumis à un mouvement quelconque de traction ou de compression le piston 5 est déplacé dans le cylindre 1, le liquide
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et/ou le gaz est forcé de filtrer d'un côté du piston à l'autre, soit au- tour du piston ( à travers l'interstice 7 entre le piston 5 et le cylindre
1) soit au travers des perforations (ou pores métalliques) du piston.
La résistance opposée par le métal poreux au passage du gaz ra- lentira donc le mouvement initial et finira par compenser le gaz comprimé ou dilaté par l'entrée ou la sortie de la tige donnant simultanément à l'ap- pareil une fonction de ressort pneumatique.
Une réalisation caractéristique de l'invention consiste dans l'em- ploi d'un corps en métal poreux dans la construction du piston mobile 5.
Dans la Figo 1 le piston 5 est formé par une rondelle de 2 mm d'épaisseur en bronse poreux composé de pores d'un diamètre de 0,06 mm,en moyenne
Une force de 1 kilog est absorbée pour le passage par minute d'un demi litre d'huile de 12 E oise au travers de 1 cm2 de sa surface, à une température de 50 C (chiffres approximatifs)
Sa fonction peut facilement être modifiée en variant l'épaisseur de la rondelle, le diamètre des pores, en augmentant la surface par exemple, en employant une plaque ondulée ou en lui donnant la forme d'un cône tout en tenant compte de l'influence du jeu entre le piston et le cylindre et du diamètre de la tige.
En outre, le piston 5 peut être muni de tous les dispositifs con- nus et employés dans d'autres amortisseurs tels que passages, canaux, fen- tes, orifices, clapets, soupapes, clinquants, etc.
Dans une autre réalisation caractéristique de-l'invention, voir Figo 2 qui en est une coupe en sens axial longitudinal, un corps en métal poreux + est en outre employé en position fixe ou semi-fixe, tel que repré- senté à la Fig. 2.
En plus des éléments figurant à la Fig. 1, cette variante contient un disque en bronze poreux 8. Cette réalisation est de préférence employée dans des appareils contenant du gaz en contact direct avec un fluide. Le disque 8 sera monté fixe à une certaine distance au-dessus du niveau du fluide de façon que le fluide montant sous l'influence de la tige du piston, l'atteigne et subisse un freinage supplémentaire ou supprime ainsi une cour- se excessive du piston vers le haut.
Au besoin ,on disposera plusieurs plaques de puissance de freina- ge uniforme ou non, On peut monter une telle plaque de sorte qu'un ressort hélicoïdal la presse contre un épaulement du cylindre 1. Sa mobilité vers le bas est ainsi limitée tout en permettant un recul vers le haut devant des forces excessives par exemple quand elle est butée par le piston.
Une autre réalisation caractéristique de.l'invention est la dispo- sition d'une rondelle en métal poreux dans la partie inférieure de la cham- bre La Fig 3 représente cette réalisation suivant une coupe en sens axial longitudinal. 9 est la dite rondelle supportée par le ressort 10. Le piston 5 descendant avec des mouvements excessifs bute contre la rondelle 9, la pousse vers le bas. A partir de ce moment le freinage s'opposant au mouvement du piston 5 est augmenté par le freinage effectué par la rondelle 9.
Cet effet peut être augmenté par le montage de plusieurs rondelles telles que 9-
Afin de diminuer le freinage effectué par les plaques, du genre rondelle 9 et plaque 8 sur le mouvement de rappel du piston 5, l'invention prévoit des soupapes ou dispositifs similaires dont un exemple est montré à la Figo 4 On schéma donne une Sedilon j'une plaque 8 perforée par un
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groupe de trous 11 et une rondelle légère 12 dont le jeu est limité par une rainure circulaire 13 dans la proéminence 14 de la plaque 8 Le liquide en montant, en passant par les trous 11 et les pores de la plaque 8, entraine la rondelle 12 qui ferme les trous 11 forçant le fluide à passer uniquement par les pores.
Mais dès que le mouvement cesse d ou change de direction, la rondelle 12 tombe et le fluide peut repasser de haut en bas librement au travers des trous 11, c'est-à-dire subissant seulement un minimum de frei- nage.
Il est évident que la disposition de telles plaques et rondelles sert à freiner doucement et limite la course du piston, et en conséquence celle du mouvement primaire entraînant le piston avant que celui-ci bute brutalement contre les bases inférieures ou supérieures du cylindre.
D'autre part, il est évident que l'existence de telle plaques dans les parties supérieures ou inférieures du cylindre réduisent pour une longueur-de cylindre donnée la course maximum du piston.
Une autre application de l'invention représentée dans la fig.5 évite ce désavantage tout en conservant les avantages recherchés plus haut.
Cette Figo 5, représente une coupe en élévation en sens axial longitudinal de la partie supérieure d'un amortisseur.
Le cylindre 1 est fermé à son sommet par une cloche 15 soudée au cylindre par l'intermédiaire de la rondelle 16. La cloche 15 est divisée en deux parties ou chambres annulaires 17 et 18 par le cylindre auxiliaire 19 soudé en 20 à la partie supérieure de la cloche 15 et fixé en place par les rondelles en métal poreux 21,22 et 23. Les chambres 17 et 18 sont toujours remplies de fluide qui, même à la position inférieure du piston, pénètre un peu dans la chambre 18 comme indiqué par le niveau minimum X - Y. Le pis- ton 5 et la tige 4 se déplaçant vers le haut, déplacent le niveau du fluide.
Le mouvement se transmet de la chambre 6 par des orifices 24 perforant le cylindre 1 en haut dans la chambre 17 et est freiné par le métal poreux de la rondelle 21. Le niveau du fluide dans'la chambre 18 se déplace vers le haute Si le mouvement du piston 6 excède les limites données, le fluide at- teint 22 et 23 qui augmentent encore le freinage jusqu'à ce que la course du piston 5 soit arrêtée.
La rondelle 21 peut être construite de telle façon que le freina- ge exercé par elle suffise pour le fonctionnement de l'appareil comme amor- tisseur, d'autant plus simle diamètre de la tige 4 est grand par rapport au diamètre du cylindre 1 Dans ce cas, on emploiera comme piston 5 une plaque à grosses perforations qui servira seulement de guide pour la tige sans , exercer nécessairement une fonction de freinage-. C'est également le cas pour la réalisation montrée dans la Fig. 6.
Au besoin, on emploiera un dispositif similaire à la partie infé- rieure de l'armotisseur. La fige 6 représente une section en sens longitu- dinal d'un tel arrangement qui constitue une autre application caractéristi- que de l'invention. Une cloche 25 est superposée à l'extrémité du cylindre 1 avec son bouchon 3Elle est soudée au cylindre par la rondelle 26 . La chambre 6 communique par les lumières 27 avec la chambre 17 contenant la rondelle 21 en métal poreuxo Cette dernière est toujours submergée par le liquide dont le niveau le plus bas se trouve au-dessus de la rondelle 21 dans la position marquée X - Y.
Le piston 5 est poussé vers le haut et la tige 4 pénétrant davantage dans la chambre 6, le niveau X - Y monte, le flui- de passe par les rondelles 22 et ensuite par 23, le freinage augmente jusqu' à l'arrêt complet du mouvement.
La Figo 6 montre en outre un dispositif auxiliaire qui permet d' arrêter et de remplacer le fluide qui éventuellement sort du cylindre . De
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cette façon, le dit dispositif assure la permanence de la quantité requise de liquide dans le cylindre et assure un bon fonctionnement de l'amortie seuro Une chape 25a est soudée à l'extrémité inférieure du cylindre 1.
Elle est traversée par la tige 4 au travers d'un joint d'étanchéité 28. 2 est un nipple de graissage de construction connue avec un clapet automatique consistant ordinairement en une boule en métal, pressée contre l'ouverture extérieure par un ressort hélicoidal A travers ce nipple on comprime du liquide dans la chambre 300 31 est une soupape automatique du genre employée ordinairement pour les pneus; elle permet d'appliquer un manomètre et de contrôler la pression interne dans la chambre 30. De cette façon,on peut terminer l'injection de liquide en 29 avant que la pression interne soit excessive. Evidemment 29 et 31 peuvent être combinés dans un seul disposi- tif, et ils peuvent être prévus à d'autres endroits par exemple directement au cylindre 1 ou aux chambres 17 et 18.
Au besoin, on ajoutera d'autres rondelles aux rondelles 21 et 22 et 23. Toutes les rondelles seront au besoin équipées des dispositifs connus -et ordinairement employés dans les pistons comme amortisseurs tels que ori- fices, passages, fentes, passages permanents, soupapes, clapets, clinquants, etc.
Un autre détail caractéristique d'une application de l'invention est montré dans la fig 7 qui représente en sens longitudinal, une tige et un pistono Le piston consistant en trois disquesou rondelles en métal poreux 5a, 5b, 5c, dont deux rondelles (5a et 5b) sont fixées à la tige 4, tandis que 5c joue librement sur la tige 4 entre 5a et 5b Si le piston est poussé vers le haut, 5c s'appuie sur 5b et la force de freinage du piston est la somme des freinages exercés par les rondelles 5a plus 5b plus 5 Si la direo+jon change et le piston se déplace vers le bas, la rondelle 5c se déplace vers la rondelle 5a, jusqu'à ce qu'il la touche;
pendant ce mouvement la rondelle 5c n'exerce aucun freinage sur le fluide, mais seulement les rondelles 5a et 5b. @
Si les mouvements ou les oscillations du piston sont inférieurs (ou égaux) au mouvement libre de la rondelle 5c entre les rondelles 5a et
5b, ces mouvements de petite amplitude ne seront freinés que par les deux rondelles 5a et 5b. Si, au cas extrême, on prévoit des perforations impor- tantes dans les rondelles 5a et 5b de manière à ce que le piston n'exerce plus un freinage appréciable.,on réalise un piston qui laisse passer sans freinage et amortissement les petits mouvements et oscillations du piston,/ c'est-à-dire les mouvements primaires qui les entraînent.
Au lieu de prévoir une rondelle libre entre deux rondelles fixes on peut au contraire disposer une rondelle fixe flanquée de deux rondelles libres ou même prévoir plus que trois rondelles, toutes de préférence au moins en partie construites en métal poreuxo
Evidemment on peut arranger d'une façon similaire les plaques du genre plaque 5 et les rondelles du genre 21,22 et 23, voir Figo 6, par exemple, en les montant entre deux arrêts suffisamment écartés pour leur permettre un certain jeu entre elleso
Afin d'éviter les bruits de butée, on peut prévoir des coussinets en caoutchouc ou autres dispositifs entre les deux pièces,
par exemple des bagues en caoutchouc entre les rondelles 5a et 5b du piston de la Figo 7
L'invention comprend également des moyens destinés à freiner le piston davantage dans une direction que dans l'autre. La figo 8 montre par exemple la coupe en élévation dans une portion d'un piston en métal poreux percé d'une série de trous 32. Le piston 5 est en plus pénétré par le clapet
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33 qui est pressé vers le haut par le ressort hélicoïdal 34, de manière à ce que normalement la rondelle en caoutchouc 35 placée entre le clapet 33 et le piston 5 obture les trous des passages 32 Si le piston 5 est déplacé vers le haut, le liquide passe par les trous 32 et ouvre le clapet 35. De cette manière la totalité du fluide ne doit passer par les pores qui exer- cent un freinage sévère.
Quand le piston 5, se déplace vers le bas, le cla- pet 33 est repoussé vers le haut et:la rondelle en caoutchouc 35 ferme les orifices de sortie des passages 32 ce qui oblige le fluide à passer par les pores de 5 qui exercent le freinage sévère voulu.
La Figo 9 montre une autre réalisation de la Fig. 8. Ici, le res- sort hélicoïdal 34 est'arrangé de telle façon que le clapet 33 se trouve or- dinairement éloigné du piston 5 et en conséquence les trous 32 ouverts; le liquide peut passer. librement du haut en bas, le mouvement du piston vers le haut se trouve moins freiné que le mouvement vers le bas. Oe dernier pous- se, en effet, le clapet 33 vers le piston 5 de façon que la rondelle en caoutchouc 35 obture les orifices des trous 32 et que la totalité du fluide soit forcée de passer par les pores et à subir le freinage important imposé par celles-ci.
Un autre exemple pour la différentiation de freinage dans les deux sens est montré dans les Fig. 10 et 11
La fig 10 est une coupe schématique de la tige 4 et du piston en métal poreux 5 suivant X - X, Fig. 11 qui est une vue en plan. 35 est un clinquant qui est fixé contre le piston 5 par la pièce 36 en forme de demi sphère. 37 est un écrou qui fixe les trois pièces 5y 35, 36, sur la tige 4 Quand le piston 5 est déplacé vers le haut, le clinquant 35 reste sur le piston 5 et le fluide ne peut passer que par la zone du piston lais- sée libre par le clinquant 35, ce qui implique un freinage assez sévère.
Au contrairequand le piston 5 est déplacé vers le bas, le flui- de peut passer par toute la surface du piston 5 ce qui réduit le freinage le clinquant 35 se trouvant levé vers le haut et plisé le long du profil extérieur de la pièce 36. Au lieu d'un clinquant 35 on peut placer une ron- delle rigide et la presser contre le. piston au moyen d'un ressort hélicoïdal.
On peut prévoir deux zones différentes dans le piston 5 lui-même, par exemple, en disposant des pores d'un diamètre supérieur ou des trous 32, voir Figa 8 et 9, dans}} . zone couverte par¯le clinquant 35.
Evidemment on peut au besoin renverser de haut en bas tout le dis- positif de façon à différentier le freinage dans le sens inverse.
Des dispositifs similaires peuvent être prévus dans les plaques, genre plaque 8, Fig. 2, et dans les rondelles, genre rondelles 21, 22 et 23, voir Fig 5 et 6.
Une autre réalisation caractéristique de l'invention est démontrée à la fig 12 qui représente la coupe en sens axial longitudinal d'un amor- tisseur du genre montré dans la Fig. 1. Ici le bouchon 3 est remplacé par une rondelle en métal poreux 38 pénétré par la tige 4, tandis que l'accor- déon métallique 39 soudé d'une manière étudiée au cylindre 1 en 40 et à la tige 4, en 41 ferme hermétiquement l'enceinte formée par les deux' chambres 42 et 43 contenant du fluide et du gaz.
Les mouvements à amortir déplacent la tige 4 et le piston 5 et du liquide passe d'une chambre à l'autre à travers la rondelle 38 qui freine,; le piston simultanément exerce sa fonction de freinage comme montré ci-dés- sus.
Dans une variante simplifiée, le piston consiste seulement en uns plaque largement perforée et n'exerce qu'une fonction de guidage pour la ti-
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ge, l'action de freinage étant réservée à la rondelle 38
Dans une variante extrême, la tige 4 et le piston 5 sont suppri- més, le trou de passage de la tige 4 dans 38 est également, supprimé.
Dans la réalisation représentée à la Fig. 13, montrant la coupe d'un amortisseur dans une variante constructive, le piston et même la tige se trouvent complètement supprimés., 44 est une enceinte de forme quelconque dont l'ouverture unique est fermée par un cône de métal poreux 45 et 46 est un accordéon à un seul pli qui est soudé à l'enceinte 44 en 47 de tel- le façon que son ouverture unique coincide avec celle de l'enceinte 440 2 et 2a sont deux goujons de fixation qui se rapprochent ou s'écartent l'un de l'autre avec le mouvement à amortir.
La chambre 42 de l'enceinte 44 est divisée en trois parties par les cylindres 48 et 49 soudés respectivement au fond et au plafond de l'en- ceinte 440 La chambre 43 dans l'accordéon 46 et la partie inférieure de la chambre 42 contiennent du fluide dont le niveau ne tombe jamis en dessous de l'extrémité inférieure du cylindre 48, niveau indiqué par X - y En ou- tre, la chambre 42 contient du gaz, soit tel quel soit enfermé dans une matière solide plastique formant corps cellulaire ou spongieux.
Avec les dits mouvements des goujons 2 et 2a, du liquide est forcé au travers du cône 45 ui le freine tandis que le gaz est simultanément com- primé ou dilaté.
En choisissant les dimensions et proportions appropriées les fonc- tions de l'appareil seront modifiées de telle façon qu'il exercera les fonc- tions d'un ressort/amortisseur combiné.
Dans les exemples caractéristiques mais nominatifs ci-dessus, les fonctie ont été démontrées à base d'un fluide freiné au passage au tra- vers d'un corps en métal poreux.
Les Figo 14 et 15 montrent en coupe longitudinale deux exemples d'un arrangement de piston/tige qui permet des oscillations de la tige 4 dans une chambre 50, voir Fig. 14, ou 52, voir Fige 15, formée par l'extré- mité 4a de la tige 4 avec le piston 5 et fermée à la Fige 14, par la rondel- le 51 et à la Figo 15, par la rondelle 53 Ces oscillations en conséquence ne subissent qu'un faible freinage.
Au besoin, les dimensions et proportions seront choisies de façon que ce soit du gaz ou un mélange de gaz et fluide qui se trouve freiné au passage au travers d'un corps en métal poreux.
La Fig. 16 représente une coupe en sens axial longitudinal, d'un amortisseur. Le goujon 2 est prolongé vers l'intérieur du cylindre 1 auquel il est soudé en 54 L'autre goujon 2a est également prolongé vers l'intérieur du cylindre 55 auquel il est soudé en 56 et s'appuie en 57 contre un cylin- dre en métal poreux 58. Le cylindre 55 glisse extérieurement sur le cylindre 1, l'étanchéité étant assurée par un dispositif d'étanchéité approprié, par exemple par quatre'bagues en caoutchouc ou autres moyens.
La chambre 60 formée par les deux cylindres 1 et 55 est remplie d'un fluide jusqu'au niveau X - Y et de gaz sous pression de 25 Kg/cm2. L' intérieur du cylindre poreux 58 est également rempli de liquidep Sous un mouvement de compression, le goujon 2 pénètre dans le cylindre 58 et en chas- se da fluide qui passe dans 60 à travers le métal poreux du cylindre 58 qui le freine au passageo
La quantité de fluide chassée reste constante pour chaque cm d'a- vance, mais la surface disponible pour son passage diminue proportionnelle- ment à l'avance. En conséquence, le freinage augmente progressivement.
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Evidemment , le principe du freinage progressif se prête à de mul- tiples variations et modifications.
L'invention comprend également les amortisseurs ordinaires de cons- truction connue qui seront modifiés en ajoutant un ou plusieurs éléments du genre mentionné ci-dessus. Par exemple un amortisseur de construction orthodoxe peut être modifié en disposant dans sonpiston une partie en métal poreux ou en disposant dans ses chambres à gaz des corps en métal poreux tels que les rondelles 21, 22 ou 23 ou des disques du genre 5c, voir Fig. 7, ou des plaques de limitation genre 8, voir Fig. 2, ou 9, voir Fig. 3, ou des rondelles ou plaques ou cônes de freinage comme 45, voir Fig. 3, ou des dis- positifs de remplissage comme 27, voir Fig. 6, ou des dispositifs d'obtura- tion de surface partielle ou et de différentiation de freinage comme 33.
REVENDICATIONS
1) Appareils hydrauliques, hydro-pneumatiques et pneumatiques à pression interne normale ou autre pour l'amortissement et/ou le freinage de mouvements tels que : amortisseurs, ressorts pneumatiques compensés, freins, etc, de construction télescopique ou autre, caractérisé en ce qu'ils réalisent la transformation d'énergie au moins partielle par freinage de masses liquides et/ou gazeuses passant au travers de corps en métal poreux.
2) Appareils pour l'amortissement et ou le freinage de mouvements, suivant la revendination caractérisée en ce que le piston au cours de son déplacement dans ;.- un cylindre, force une matière à passer au travers d'un métal poreux dont au moins est constituée une partie du piston.
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The invention is, "rela..1i, V t à cd1e.à; J & 1! IP! Iir mydiJ & 1biqùp. * FlwGpo uàgi.àqçxea: m + ne matics of the shock absorber, spring-shock absorber, hydraulic brake, etc. type intended for damping and / or limiting any movement by means of bodies based on porous metals slowing down the passage of liquid and / or gaseous materials, the displacement of which is controlled by said movement.
Such devices are used in many fields, for example for the suspension of machines and cars, tanks, waggons, for the landing gears of airplanes, for the recoil brakes of guns, etc.
The porous metals mentioned above are made synthetically by ceramic processes from special powders of iron, bronze, copper and the like.
They constitute bodies of determined shapes such as tube plate, cone and they are furthermore more or less characterized by their structure with numerous pores of uniform size or not, but always controllable by the manufacturing process. These pores all communicate in principle with each other and with the atmosphere. As a result, these porous metal-based bodies are more or less permeable to gases and liquids. They are used, for example, for the separation or mixing of fluids of different viscosities, for the separation of gases and dust.
Said porous metal bodies therefore allow the passage of gases and liquids from one surface to another through their numerous capillary channels.
The energy required to effect the passage of a certain quantity of a given matter in a certain time depends on:
1 the distance and magnitude between the entry surface and the exit surface.
2 - the number of pores connecting the two surfaces,
3 - the consistency of the gaseous or liquid matter to pass,
4 - the speed of the passage.
The functions are determined by simple and known laws which make it possible to easily calculate the quantity of energy transformed when a certain quantity of a defined matter passes through a given body at a precise speed.
In other words, it is easy to determine the braking force effected by the device on thrusts, on the path of which the device is interposed.
The invention is aimed at all devices using such porous metals in all their forms and intended for the transformation of energy in order to slow down or dampen the movements undergone by them, these movements being transmitted to gaseous or liquid masses which they themselves are braked by their passage through the porous metal mass.
Several embodiments of the invention are described below by way of non-limiting example with reference to the diagrams appearing in the accompanying drawings, including:
Figo 1 represents the view of a schematic section along the longitudinal axis of a device used as a shock absorber in the construction of cars.
Fig. 2 represents a view similar to that of FIG. 1, (cut
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schematic along the longitudinal axis of a device used as a shock absorber in the construction of cars) in an alternative embodiment.
Figo 3 represents a view similar to that of Figs. 1 and 2, in another variant embodiment.
Fig 4 shows schematically a partial section in elevation in an alternative embodiment of a construction element shown in figs 2 and 3.
Figa 5 represents the view of a schematic section along the longitudinal axis in the upper part of a damping device.
FIG. 6 represents the view of a schematic section along the longitudinal axis in another embodiment of a damping device.
FIG. 7 represents the view of a schematic section along the longitudinal axis of a rod and of its piston in an alternative embodiment.
Figure 8 shows a schematic sectional elevation view of a piston portion equipped to exert a braking action more in one direction than the other.
Fig. 9 represents a view similar to that of FIG. 8 in an alternative embodiment.
Figo 10 represents the view of a section in elevation along X - X, fig 11
Fig. 11 shows the schematic plan view of a piston rod with the latter comprising another means of differentiating braking in both directions.
FIG. 12 represents a schematic view of a section in elevation along the longitudinal axis in a damping device of the type shown in FIG. 1, in another variant embodiment.
FIG. 13 represents a schematic view of a section in elevation along the longitudinal axis of a shock absorber in which the rod and the piston are omitted.
Figs 14 and 15 show schematic views in elevation along the longitudinal axes of shock absorber rods and pistons in embodiments allowing oscillations resulting in only weak braking.
Fig. 16 is a schematic view in elevation along the longitudinal axis of a shock absorber in which the braking action increases progressively.
Fig. 1 shows a section in the longitudinal axial direction of an apparatus which is often used as a shock absorber in the construction of cars.
1 is a cylinder closed at its upper part and carrying as fixing means the pin 2, 3 is the stopper plate with seal. The plate 3 is pierced in its center with a hole which tires pass the rod 4 which. at its lower end, is provided with fixing means and at its upper summit carries the piston 5 made of porous metallic material as defined above. Chamber 6 is closed by cylinder 1 and plug 3. It contains oil and gas at normal pressure or not, separated from each other or mixed with each other. or gas enclosed in a synthetic, solid, and plastic material: for example in the form of cells in a cell body or of pores in a spongy body.
If the device is subjected to any traction or compression movement, the piston 5 is moved in the cylinder 1, the liquid
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and / or the gas is forced to filter from one side of the piston to the other, either around the piston (through the gap 7 between the piston 5 and the cylinder
1) or through the perforations (or metal pores) of the piston.
The resistance offered by the porous metal to the passage of the gas will therefore slow down the initial movement and will end up compensating for the gas compressed or expanded by the entry or exit of the rod simultaneously giving the device a pneumatic spring function. .
A characteristic embodiment of the invention consists in the use of a body of porous metal in the construction of the movable piston 5.
In Figo 1 the piston 5 is formed by a washer 2 mm thick in porous bronse composed of pores with a diameter of 0.06 mm, on average
A force of 1 kilog is absorbed for the passage per minute of half a liter of 12 Eoise oil through 1 cm2 of its surface, at a temperature of 50 C (approximate figures)
Its function can easily be changed by varying the thickness of the washer, the diameter of the pores, by increasing the surface area for example, by using a corrugated plate or by giving it the shape of a cone while taking into account the influence the clearance between the piston and the cylinder and the diameter of the rod.
Furthermore, the piston 5 may be provided with all the devices known and employed in other dampers such as passages, channels, windows, orifices, flaps, valves, foils, etc.
In another characteristic embodiment of the invention, see Fig. 2 which is a section in longitudinal axial direction, a porous metal body + is furthermore employed in a fixed or semi-fixed position, as shown in Fig. . 2.
In addition to the elements shown in Fig. 1, this variant contains a porous bronze disc 8. This embodiment is preferably used in devices containing gas in direct contact with a fluid. The disc 8 will be mounted fixed at a certain distance above the level of the fluid so that the fluid rising under the influence of the piston rod reaches it and is subjected to additional braking or thus suppresses an excessive stroke of the piston. piston up.
If necessary, there will be several plates of uniform or uneven braking power. Such a plate can be mounted so that a helical spring presses it against a shoulder of cylinder 1. Its downward mobility is thus limited while allowing a recoil upwards in front of excessive forces, for example when it is stopped by the piston.
Another characteristic embodiment of the invention is the provision of a porous metal washer in the lower part of the chamber. Fig. 3 shows this embodiment in a section in the longitudinal axial direction. 9 is the said washer supported by the spring 10. The piston 5 descending with excessive movements butts against the washer 9, pushing it down. From this moment the braking opposing the movement of the piston 5 is increased by the braking effected by the washer 9.
This effect can be increased by mounting several washers such as 9-
In order to reduce the braking effected by the plates, of the washer 9 and plate 8 type on the return movement of the piston 5, the invention provides valves or similar devices, an example of which is shown in Fig. 4 The diagram gives a Sedilon j 'a plate 8 perforated by a
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group of holes 11 and a light washer 12, the clearance of which is limited by a circular groove 13 in the protrusion 14 of the plate 8 The rising liquid, passing through the holes 11 and the pores of the plate 8, drives the washer 12 which closes the holes 11 forcing the fluid to pass only through the pores.
But as soon as the movement ceases or changes direction, the washer 12 falls and the fluid can pass back up and down freely through the holes 11, that is to say undergoing only a minimum of braking.
It is obvious that the arrangement of such plates and washers serves to slow down and limit the stroke of the piston, and consequently that of the primary movement driving the piston before the latter abruptly abuts against the lower or upper bases of the cylinder.
On the other hand, it is obvious that the existence of such plates in the upper or lower parts of the cylinder reduces for a given cylinder length the maximum stroke of the piston.
Another application of the invention shown in FIG. 5 avoids this disadvantage while retaining the advantages sought above.
This Figo 5 shows a sectional elevation in longitudinal axial direction of the upper part of a shock absorber.
The cylinder 1 is closed at its top by a bell 15 welded to the cylinder by means of the washer 16. The bell 15 is divided into two parts or annular chambers 17 and 18 by the auxiliary cylinder 19 welded at 20 to the upper part. of the bell 15 and fixed in place by the porous metal washers 21, 22 and 23. The chambers 17 and 18 are always filled with fluid which, even at the lower position of the piston, penetrates a little into the chamber 18 as indicated by the minimum level X - Y. The piston 5 and the rod 4 moving upwards, displace the level of the fluid.
The movement is transmitted from the chamber 6 through orifices 24 perforating the cylinder 1 at the top in the chamber 17 and is slowed down by the porous metal of the washer 21. The level of the fluid in the chamber 18 moves upwards If the movement of piston 6 exceeds given limits, fluid reaches 22 and 23 which further increase braking until stroke of piston 5 is stopped.
The washer 21 can be constructed in such a way that the braking exerted by it is sufficient for the operation of the apparatus as a shock absorber, all the more so because the diameter of the rod 4 is large compared to the diameter of the cylinder 1. In this case, a plate with large perforations will be employed as piston 5 which will only serve as a guide for the rod without necessarily exerting a braking function. This is also the case for the embodiment shown in FIG. 6.
If necessary, a similar device will be used on the lower part of the armotisseur. Fig. 6 shows a section in the longitudinal direction of such an arrangement which constitutes another characteristic application of the invention. A bell 25 is superimposed on the end of the cylinder 1 with its plug 3 It is welded to the cylinder by the washer 26. The chamber 6 communicates through the lights 27 with the chamber 17 containing the washer 21 made of porous metal. The latter is always submerged by the liquid, the lowest level of which is above the washer 21 in the position marked X - Y.
The piston 5 is pushed upwards and the rod 4 penetrates further into the chamber 6, the level X - Y rises, the fluid passes through the washers 22 and then through 23, the braking increases until it comes to a complete stop some movement.
Figo 6 further shows an auxiliary device which makes it possible to stop and replace any fluid which eventually leaves the cylinder. Of
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in this way, said device ensures the permanence of the required quantity of liquid in the cylinder and ensures correct operation of the seuro damping. A yoke 25a is welded to the lower end of cylinder 1.
It is crossed by the rod 4 through a seal 28. 2 is a grease nipple of known construction with an automatic valve usually consisting of a metal ball, pressed against the outer opening by a coil spring A through this nipple liquid is compressed in the chamber 300 31 is an automatic valve of the kind commonly used for tires; it makes it possible to apply a manometer and to control the internal pressure in the chamber 30. In this way, the injection of liquid at 29 can be completed before the internal pressure is excessive. Obviously 29 and 31 can be combined in a single device, and they can be provided in other places for example directly at cylinder 1 or at chambers 17 and 18.
If necessary, other washers will be added to washers 21 and 22 and 23. All washers will, if necessary, be equipped with known devices - and usually employed in pistons as shock absorbers such as orifices, passages, slots, permanent passages, valves. , valves, foils, etc.
Another characteristic detail of an application of the invention is shown in fig 7 which represents in longitudinal direction, a rod and a pistono The piston consisting of three discs or washers of porous metal 5a, 5b, 5c, including two washers (5a and 5b) are fixed to the rod 4, while 5c plays freely on the rod 4 between 5a and 5b If the piston is pushed upwards, 5c is supported on 5b and the braking force of the piston is the sum of the brakes exerted by washers 5a plus 5b plus 5 If the direo + jon changes and the piston moves downward, the washer 5c moves towards the washer 5a, until it touches it;
during this movement the washer 5c exerts no braking on the fluid, but only the washers 5a and 5b. @
If the movements or oscillations of the piston are less (or equal) to the free movement of the washer 5c between the washers 5a and
5b, these small amplitude movements will only be braked by the two washers 5a and 5b. If, in the extreme case, large perforations are provided in the washers 5a and 5b so that the piston no longer exerts appreciable braking, a piston is produced which allows small movements to pass without braking and damping. oscillations of the piston, i.e. the primary movements which cause them.
Instead of providing a free washer between two fixed washers, on the contrary, it is possible to have a fixed washer flanked by two free washers or even to provide more than three washers, all preferably at least in part made of porous metal.
Obviously we can arrange in a similar way the plates of the type plate 5 and the washers of the type 21, 22 and 23, see Figo 6, for example, by mounting them between two stops sufficiently separated to allow them a certain clearance between them.
To avoid stop noises, rubber pads or other devices can be provided between the two parts,
for example rubber rings between the washers 5a and 5b of the piston of Figo 7
The invention also includes means for braking the piston more in one direction than in the other. FIG. 8 shows for example the section in elevation in a portion of a porous metal piston pierced with a series of holes 32. The piston 5 is also penetrated by the valve.
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33 which is pressed upwards by the coil spring 34, so that normally the rubber washer 35 placed between the valve 33 and the piston 5 closes the holes of the passages 32 If the piston 5 is moved upwards, the liquid passes through the holes 32 and opens the valve 35. In this way all the fluid must not pass through the pores which exert severe braking.
When the piston 5 moves downwards, the valve 33 is pushed upwards and: the rubber washer 35 closes the outlets of the passages 32 which forces the fluid to pass through the pores of 5 which exert the severe braking desired.
Figo 9 shows another embodiment of Fig. 8. Here, the coil spring 34 is arranged such that the valve 33 is ordinarily located away from the piston 5 and therefore the holes 32 open; the liquid can pass. freely from top to bottom, the upward movement of the piston is less braked than the downward movement. The latter pushes the valve 33 towards the piston 5 so that the rubber washer 35 closes the orifices of the holes 32 and all the fluid is forced to pass through the pores and to undergo the significant braking imposed. by these.
Another example for the braking differentiation in both directions is shown in Figs. 10 and 11
FIG. 10 is a schematic section of the rod 4 and of the porous metal piston 5 along X - X, FIG. 11 which is a plan view. 35 is a foil which is fixed against the piston 5 by the part 36 in the form of a hemisphere. 37 is a nut which fixes the three parts 5y 35, 36, on the rod 4 When the piston 5 is moved upwards, the foil 35 remains on the piston 5 and the fluid can only pass through the area of the piston left behind. Sée free by the foil 35, which implies a fairly severe braking.
On the contrary, when the piston 5 is moved downwards, the fluid can pass through the entire surface of the piston 5 which reduces the braking as the foil 35 is raised upwards and folded along the outer profile of the part 36. Instead of a foil 35, a rigid washer can be placed and pressed against the. piston by means of a coil spring.
Two different zones can be provided in the piston 5 itself, for example, by providing pores of a larger diameter or holes 32, see Figs 8 and 9, in}}. area covered by foil 35.
Obviously, if necessary, the entire device can be reversed from top to bottom so as to differentiate the braking in the opposite direction.
Similar devices can be provided in the plates, like plate 8, FIG. 2, and in the washers, like washers 21, 22 and 23, see Figs 5 and 6.
Another characteristic embodiment of the invention is demonstrated in FIG. 12 which shows the section in longitudinal axial direction of a shock absorber of the kind shown in FIG. 1. Here the plug 3 is replaced by a porous metal washer 38 penetrated by the rod 4, while the metal accordion 39 welded in a studied manner to the cylinder 1 at 40 and to the rod 4 at 41 closes hermetically the enclosure formed by the two 'chambers 42 and 43 containing fluid and gas.
The movements to be damped move the rod 4 and the piston 5 and liquid passes from one chamber to another through the washer 38 which brakes; the piston simultaneously exerts its braking function as shown above.
In a simplified variant, the piston consists only of a largely perforated plate and only performs a guiding function for the tension.
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ge, the braking action being reserved for the washer 38
In an extreme variant, the rod 4 and the piston 5 are omitted, the passage hole of the rod 4 in 38 is also omitted.
In the embodiment shown in FIG. 13, showing the section of a shock absorber in a constructive variant, the piston and even the rod are completely removed., 44 is an enclosure of any shape whose single opening is closed by a cone of porous metal 45 and 46 is a single-ply accordion which is welded to the enclosure 44 at 47 such that its single opening coincides with that of the enclosure 440 2 and 2a are two fixing studs which approach or separate the one from the other with the movement to be damped.
The chamber 42 of the enclosure 44 is divided into three parts by the cylinders 48 and 49 welded respectively to the bottom and to the ceiling of the enclosure 440 The chamber 43 in the accordion 46 and the lower part of the chamber 42 contain fluid, the level of which never falls below the lower end of cylinder 48, level indicated by X - y In addition, chamber 42 contains gas, either as such or enclosed in a solid plastic material forming a cell body or spongy.
With the said movements of the studs 2 and 2a, liquid is forced through the cone 45 which brakes it while the gas is simultaneously compressed or expanded.
By choosing the appropriate dimensions and proportions the functions of the apparatus will be altered in such a way that it will perform the functions of a combined spring / damper.
In the characteristic but nominative examples above, the functions have been demonstrated on the basis of a fluid braked when passing through a porous metal body.
Figures 14 and 15 show in longitudinal section two examples of a piston / rod arrangement which allows oscillations of the rod 4 in a chamber 50, see Fig. 14, or 52, see Fig 15, formed by the end 4a of the rod 4 with the piston 5 and closed at Fig 14, by the washer 51 and in Figo 15, by the washer 53 These oscillations as a result only undergo weak braking.
If necessary, the dimensions and proportions will be chosen so that it is gas or a mixture of gas and fluid which is braked when passing through a porous metal body.
Fig. 16 shows a section in the longitudinal axial direction, of a damper. The stud 2 is extended towards the inside of the cylinder 1 to which it is welded at 54 The other stud 2a is also extended towards the inside of the cylinder 55 to which it is welded at 56 and rests at 57 against a cylinder porous metal 58. The cylinder 55 slides outwardly on the cylinder 1, the sealing being ensured by a suitable sealing device, for example by four rubber rings or other means.
The chamber 60 formed by the two cylinders 1 and 55 is filled with a fluid up to the level X - Y and with gas under pressure of 25 kg / cm2. The interior of the porous cylinder 58 is also filled with liquid. Under a compressive movement, the pin 2 enters the cylinder 58 and expels the fluid which passes into 60 through the porous metal of the cylinder 58 which brakes it as it passes.
The quantity of fluid expelled remains constant for each cm of advance, but the surface available for its passage decreases in proportion to the advance. As a result, braking gradually increases.
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Obviously, the principle of progressive braking lends itself to many variations and modifications.
The invention also includes ordinary shock absorbers of known construction which will be modified by adding one or more elements of the kind mentioned above. For example, a shock absorber of orthodox construction can be modified by placing in its piston a part of porous metal or by placing in its gas chambers bodies of porous metal such as washers 21, 22 or 23 or discs of the type 5c, see Fig. . 7, or type 8 limiting plates, see Fig. 2, or 9, see Fig. 3, or lock washers or plates or cones like 45, see Fig. 3, or filling devices like 27, see Fig. 6, or partial surface closure or brake differentiation devices such as 33.
CLAIMS
1) Hydraulic, hydro-pneumatic and pneumatic apparatus with normal internal pressure or other for damping and / or braking movements such as: shock absorbers, compensated pneumatic springs, brakes, etc., of telescopic or other construction, characterized in that 'they carry out at least partial energy transformation by braking liquid and / or gaseous masses passing through porous metal bodies.
2) Apparatus for damping and or braking movements, according to revendination characterized in that the piston during its movement in; .- a cylinder, forces a material to pass through a porous metal of which at least is a part of the piston.