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Dispositif d'amortissement, notamment pour vehicule automobile Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'amortissement des mouvements d'une masse par rapport à un support, du type mettant en mouvement un fluide et comprenant au moins un dispositif de laminage (9) de ce fluide par au moins un orifice (210, 220, 221) à travers lequel fluide est amené à s'écouler.Selon l'invention, le fluide est élastovisqueux et un dispositif de laminage (9) comprend une structure poreuse (90) imprégnée par ledit fluide élastovisqueux.L'invention s'applique à des suspensions de véhicule automobile.

Description

L'invention concerne un dispositif d'amortissement des mouvements d'une masse par rapport à un support, du type mettant en mouvement un fluide et comprenant au moins un dispositif de laminage de ce fluide par au moins un orifice à travers lequel le fluide est amené à s'écouler.
Un tel dispositif d'amortissement peut notamment se composer d'un corps cylindrique creux à l'intérieur duquel se déplace un piston fixé à l'extrémité d'une tige.
Lorsque le dispositif d'amortissement est destiné à un véhicule automobile, la tige (ou le corps cylindrique) est reliée à la masse suspendue du véhicule, c'est-à-dire la caisse, tandis que le corps cylindrique (ou la tige) est relié à la masse non suspendue du véhicule, c'est-à- dire essentiellement les roues et/ou les essieux.
Le piston définit deux chambres à l'intérieur du corps cylindrique qui est au moins partiellement rempli d'un fluide.
Lors du débattement, le piston se déplace à l'intérieur du corps cylindrique et le fluide passe d'une chambre à l'autre grâce à un dispositif de laminage disposé dans le piston. Ce dispositif de laminage est classiquement constitué d'orifices et de clapets ménagés dans le piston, lesquels assurent le laminage du fluide et donc l'amortissement.
Par ailleurs, pour compenser les variations de volume du fluide dues à la présence de la tige, il est nécessaire de prévoir une chambre de compensation. Cette chambre est généralement annulaire et entoure le corps cylindrique. Le corps cylindrique communique avec cette chambre de compensation par un orifice. Un clapet est généralement prévu au niveau de cet orifice, également pour laminer le fluide.
Un tel dispositif d'amortissement est classiquement utilisé mais ses performances sont limitées. L'invention a pour but de pallier cet inconvénient en proposant un dispositif d'amortissement présentant des performances améliorées.
Ainsi, l'invention concerne un dispositif d'amortissement des mouvements d'une masse par rapport à un support, du type mettant en mouvement un fluide et comprenant au moins un dispositif de laminage de ce fluide par au moins un orifice à travers lequel le fluide est amené à s'écouler, caractérisé en ce que le fluide est élastovisqueux et en ce qu'un dispositif de laminage comprend une structure poreuse imprégnée par ledit fluide élastovisqueux.
Le dispositif d'amortissement selon l'invention peut notamment comprendre un corps cylindrique creux, un piston disposé à l'intérieur dudit corps de façon à ce qu'ils soient relativement mobiles, le piston définissant une première et une deuxième chambres communiquant entre elles et au moins partiellement remplies dudit fluide élastovisqueux, le dispositif d'amortissement comprenant également une chambre de compensation communiquant avec une desdites première et deuxième chambres.
Dans un mode de réalisation du dispositif d'amortissement selon l'invention, une structure poreuse peut être disposée dans ledit piston et assurer ainsi le laminage du fluide élastovisqueux entre les première et deuxième chambres.
Une structure poreuse peut également être disposée entre la chambre de compensation et celle des première et deuxième chambres qui communique avec la chambre de compensation, pour assurer le laminage du fluide élastovisqueux entre ces deux chambres.
Dans un mode de réalisation du dispositif d'amortissement selon l'invention, la structure poreuse peut se présenter sous la forme d'un empilement de billes.
Dans un autre mode de réalisation, cette structure poreuse peut être une mousse à alvéoles ouvertes. Par ailleurs, le fluide élastovisqueux peut être un mélange de CO Z en état supercritique et d'un composé organique lourd dissout, comme de l'huile de silicone.
Il peut également consister en un mélange d'huile, d'azote et d'un émulsifiant.
Dans un mode particulier de réalisation du dispositif d'amortissement selon l'invention, la chambre de compensation est cylindrique et entoure le corps cylindrique creux.
Le dispositif d'amortissement selon l'invention peut notamment être utilisé dans un véhicule automobile. Dans ce cas, l'un du corps creux ou du piston est relié à la masse suspendue du véhicule, notamment la caisse, tandis que l'autre est relié à la masse non suspendue du véhicule, notamment les roues et/ou les essieux.
L'invention concerne également une suspension de véhicule automobile comprenant un dispositif d'amortissement conforme à l'invention et un ressort mécanique ou pneumatique.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés, représentant un exemple de réalisation de l'invention et sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un exemple de dispositif d'amortissement selon l'invention ; et - la figure 2 est une vue partielle agrandie du dispositif de la figure 1.
Le dispositif d'amortissement illustré à la figure 1 comprend un corps cylindrique creux 1 et un piston 2 disposé à l'intérieur du corps 1, de façon à ce que le corps creux et le piston soient relativement mobiles. En pratique, le corps 1 et le piston 2 peuvent coulisser l'un par rapport à l'autre selon l'axe 3 du dispositif d'amortissement. Le piston 2 est relié à une tige 4.
Le guidage de la tige 4 à l'intérieur du corps 1 est assuré par la bague 5 qui entoure le piston cylindrique 2 et par le palier 13.
Lorsque le dispositif d'amortissement est utilisé pour un véhicule automobile, la tige 4 est reliée à la masse suspendue du véhicule, notamment la caisse, tandis que le corps 1 est relié à la masse non suspendue du véhicule, notamment les roues et/ou les essieux. Une disposition inverse est également possible.
Le corps creux 1 est au moins partiellement rempli d'un fluide et le piston 2 sépare l'intérieur du corps 1 en deux chambres 21 et 22. La chambre 21 est classiquement dénommée chambre de compression et la chambre 22 chambre de détente.
Lors du coulissement du piston 2 dans le corps 1, le fluide passe d'une chambre à l'autre par les orifices 210, 220, 221 et traverse un dispositif 9 de laminage du fluide, placé dans le piston creux 2, et qui assure l'amortissement. On notera que l'orifice 210 se trouve du côté du piston opposé à la tige tandis que les orifices 220 et 221 se trouvent du côté du piston adjacent à la tige.
Par ailleurs, pour compenser les variations de volume du fluide dues à la présence de la tige 4, le dispositif d'amortissement comporte une chambre de compensation 23. Dans l'exemple illustré sur les figures, cette chambre 23 est délimitée par le corps 1 et par une pièce cylindrique 6 qui est disposée autour du corps 1. Ainsi, la chambre 23 est sensiblement annulaire et entoure le corps 1.
Le passage du fluide entre la chambre de compression 21 et la chambre de compensation 23 s'effectue à travers un dispositif 7.
Comme l'illustre plus précisément la figure 2, ce dispositif 7 comprend une valve hydraulique 8, associée à des diaphragmes 10 et 11. Ce dispositif 7 assure également le laminage du fluide et donc contribue l'amortissement.
Dans l'exemple illustré sur les figures, sur la pièce 6, sont fixés des moyens 12 de support d'un ressort mécanique (non illustré) qui est associé au dispositif d'amortissement selon l'invention pour former un dispositif de suspension, notamment pour un véhicule automobile.
Dans le dispositif d'amortissement selon l'invention, le fluide utilisé est un fluide élastovisqueux et non une huile ordinaire.
Ce fluide élastovisqueux, destiné à remplir au moins partiellement la chambre de compression, la chambre de détente et la chambre de compensation peut être de composition variée.
On peut notamment utiliser un mélange d'huile, d'azote et d'un émulsifiant, afin de maintenir une phase homogène dans toutes les chambres.
Ce fluide élastovisqueux peut également être constitué par du C02 en état supercritique, utilisé à la fois en tant que fluide compressible et solvant d'un composé organique lourd, comme de l'huile silicone, afin de conférer au mélange les propriétés viscoélastiques requises.
Dans le dispositif d'amortissement selon l'invention tel qu'illustré aux figures 1 et 2, le dispositif de laminage 9 disposé dans le piston 2 comprend une structure poreuse 90, à travers laquelle peut s'écouler le fluide allant de la chambre de compression 21 à la chambre de détente 22 et inversement, ce fluide passant par les orifices 210, 220 et 221 mettant en communication l'intérieur du piston 2 avec l'extérieur.
La structure poreuse 90 peut être caractérisée par des volumes ou lacunes connectés entre eux par des orifices. Les volumes ou lacunes remplis de fluide élastovisqueux ont un rôle élastique tel un ressort à gaz, tandis que les orifices de communication entre les volumes ou lacunes de la structure poreuse ont un rôle dissipatif lié à la perte de charge.
Cette structure poreuse peut notamment être réalisée sous la forme d'un empilement de billes 900, entre lesquelles peut circuler le fluide élastovisqueux. Cet empilement peut être ou non régulier.
Les billes 900 sont, par exemple, en métal ou en plastique et elles sont liées entre elles par collage ou soudage. De préférence, la disposition des billes est choisie de façon à ce que la structure poreuse soit la plus compacte possible.
Dans une telle structure poreuse, les volumes ou lacunes sont définis par les espaces existant entre au moins quatre billes en contact. Tout passage du fluide élastovisqueux entre trois billes en contact constitue une perte de charge ou une résistance hydraulique de passage d'une lacune à l'autre.
La structure poreuse 90 peut également être définie comme la structure complémentaire de l'empilement de billes 900 qui vient d'être décrit. Dans ce cas, la structure poreuse est constituée par le volume interstitiel laissé par un empilement de billes, les orifices de communication entre les volumes ou lacunes se situant au point de contact de deux lacunes sphériques.
La structure poreuse peut également être réalisée à base de mousse à alvéoles ouvertes.
De façon générale, le rôle dissipatif du dispositif de laminage 9 dépend de la dimension des orifices de communication entre les volumes ou lacunes, des propriétés de viscosité du liquide élastovisqueux et de la hauteur de la structure poreuse.
Par ailleurs, le rôle élastique du dispositif de laminage 9 dépend des volumes interstitiels compris à l'intérieur de la structure poreuse, des propriétés de compressibilité du liquide élastovisqueux et également de la hauteur de la structure poreuse 90. On a pu constater que le réglage du rôle élastique et du rôle dissipatif du dispositif de laminage permet d'obtenir un comportement non entier sur une bande de fréquence quelconque, pour le dispositif de laminage lui-même, pour le dispositif d'amortissement ainsi que pour la suspension dont il peut faire partie.
Par ailleurs, le dispositif de laminage 7 prévu entre la chambre de compression 21 et la chambre de compensation 23 peut également se présenter sous la forme d'une structure poreuse, associée à des orifices mettant en communication ces deux chambres.
La présence de clapets et de diaphragmes n'est alors plus nécessaire.
Ainsi, dans le dispositif d'amortissement selon l'invention, le dispositif de laminage situé à l'intérieur du piston 2 et le dispositif de laminage situé entre la chambre 21 et la chambre 23 peuvent l'un ou l'autre ou encore l'un et l'autre comprendre une structure poreuse imprégnée par le fluide élastovisqueux qui remplit au moins partiellement les chambres 21, 22 et 23.
On a pu constater que le dispositif d'amortissement présente alors des performances analogues à celles des suspensions CRONE (Commande Robuste d'Ordre Non Entier). Cette loi est décrite dans le brevet français No. 2 660 386.
Le dispositif d'amortissement selon l'invention n'est pas uniquement destiné à des véhicules automobiles. I1 peut notamment être utilisé dans tout système de suspension d'une masse dans lequel un liquide est mis en mouvement et laminé pour créer une force d'amortissement.
Enfin, les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques figurant dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée.

Claims (11)

REVENDICATIO_
1. Dispositif d'amortissement des mouvements d'une masse par rapport à un support, du type mettant en mouvement un fluide et comprenant au moins un dispositif de laminage (9) de ce fluide par au moins un orifice (210, 220, 221) à travers lequel le fluide est amené à s'écouler, caractérisé en ce que le fluide est élastovisqueux et en ce qu'un dispositif de laminage (9) comprend une structure poreuse (90) imprégnée par ledit fluide élastovisqueux.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un corps cylindrique creux (1), un piston (2) disposé à l'intérieur dudit corps de façon à ce qu'ils soient relativement mobiles, ledit piston (2) définissant une première et une deuxième chambres (21, 22) communiquant entre elles et au moins partiellement remplies dudit fluide élastovisqueux, le dispositif comprenant également une chambre de compensation (23) communiquant avec une desdites première et deuxième chambres (21) .
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une structure poreuse (90) est disposée dans ledit piston (2) et assure le laminage du fluide élastovisqueux entre les première et deuxième chambres (21, 22).
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la structure poreuse est disposée entre la chambre de compensation (23) et celle (21) des première et deuxième chambres (21, 22) qui communique avec la chambre de compensation, pour assurer le laminage du fluide élastovisqueux entre ladite chambre (21) et la chambre de compensation.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la structure poreuse (90) se présente sous la forme d'un empilement de billes (900).
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la structure poreuse est formée par une mousse à alvéoles ouvertes.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit fluide élastovisqueux est un mélange de CO Z en état supercritique et d'un composé organique lourd, comme de l'huile silicone.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit fluide élastovisqueux est un mélange d'huile, d'azote et d'un émulsifiant.
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la chambre de compensation (3) est cylindrique et entoure le corps creux (1).
10. Dispositif d'amortissement selon la revendication 2 pour un véhicule automobile, dans lequel l'un du corps creux (1) ou du piston (2) est relié à la masse suspendue du véhicule, notamment la caisse, tandis que l'autre est relié à la masse non suspendue du véhicule, notamment les roues et/ou les essieux.
11. Suspension de véhicule automobile comprenant un dispositif d'amortissement selon l'une des revendications 1 à 10 et un ressort mécanique ou pneumatique.
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