FR2868138A1

FR2868138A1 - Amortisseur d'oscillations

Info

Publication number: FR2868138A1
Application number: FR0502192A
Authority: FR
Inventors: Christian Bohm; Frank Gundermann; Steffen Heyn; Bernd Zeissner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2005-09-30
Anticipated expiration: 2025-03-04
Also published as: KR20060043425A; KR100638763B1; FR2868138B1; JP4147226B2; JP2005249202A

Abstract

Amortisseur d'oscillations, comportant un cylindre dans lequel est guidée axialement mobile une tige de piston (5), dans lequel sur la tige de piston (5) sont montés un premier piston de façon stationnaire et un deuxième piston (13) de façon mobile en translation axiale à l'encontre de la force d'un ressort, ledit deuxième piston étant équipé d'au moins un opercule (31 ; 33) précontraint par un agencement à ressort, le cylindre comprenant une chambre de travail côté tige de piston, une chambre de travail éloignée de la tige de piston et une chambre de travail disposée entre les deux pistons, des ouvertures de passage équipées de valves commandant une communication entre les chambres de travail, caractérisé en ce que l'agencement à ressort (35 ; 37) de l'opercule (31 ; 33) est formé par au moins une rondelle ondulée.

Description

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L'invention concerne un amortisseur d'oscillations, comportant un cylindre dans lequel une tige de piston est guidée axialement mobile, dans lequel sur la tige de piston sont montés un premier piston de façon stationnaire et un deuxième piston de façon mobile en translation axiale à l'encontre de la force d'un ressort, ledit deuxième piston étant équipé d'au moins un opercule de valve précontraint par un agencement à ressort, le cylindre comprenant une chambre de travail côté tige de piston, une chambre de travail éloignée de la tige de piston et une chambre de travail disposée entre les deux pistons, des ouvertures traversantes équipées de valves commandant une communication entre les chambres de travail.

Du document DE 100 41 199 Cl, on connaît un amortisseur d'oscillations du type générique. Sur le plan fonctionnel, ce principe de construction remplit la tâche supprimer par filtrage des excitations de haute fréquence et de petite amplitude et ainsi d'offrir un avantage de confort par comparaison à un amortisseur d'oscillations traditionnel. Cependant, un problème se pose en présence de rapports de diamètres désavantageux, donc d'un grand diamètre de tige de piston en association avec un petit diamètre intérieur du cylindre, comme ceci est souvent le cas par exemple dans un amortisseur d'oscillations sous la forme structurelle d'un ensemble menant une roue, par exemple un jambage de suspension.

L'objectif sous-jacent à la présente invention est de développer un amortisseur d'oscillations du type générique, de telle sorte que l'on peut réaliser également des formes structurelles avec des tiges de piston de grand diamètre en association avec des cylindres de petit diamètre intérieur.

Conformément à l'invention, est objectif est atteint par le fait que l'agencement à ressort de l'opercule de valve est formé par au moins une rondelle ondulée.

2868138 2 Ladite au moins une rondelle ondulée ne présente qu'un très petit encombrement radial. De plus, un opercule de valve précontraint par une rondelle ondulée peut décrire un mouvement de course simple exempt de flexion, de sorte que même avec des opercules de valve présentant une petite superficie on peut exploiter une section transversale d'ouverture comparativement grande au niveau des sections transversales de passage dans le deuxième piston.

Selon un autre développement avantageux, le deuxième piston comprend une douille de guidage qui coulisse sur la tige de piston. Ceci est lié à l'avantage que la douille de guidage peut être réalisée de façon optimisée vis-à-vis de la force de friction au niveau de son diamètre intérieur. De plus, même dans le cas d'un piston très plat, on assure une bonne orientation et une précision angulaire par rapport à la tige de piston.

De plus, on prévoit que l'agencement à ressort prenne appui sur une rondelle de soutien. Ainsi, on obtient une séparation fonctionnelle entre ledit au moins un ressort qui positionne le deuxième piston par rapport au premier piston, et l'agencement à ressort qui précontraint ledit au moins un opercule de valve sur le deuxième piston.

Selon un autre développement avantageux, la douille de guidage et la rondelle de soutien sont fermement reliées l'une à l'autre. Grâce à ceci, on obtient la possibilité que le deuxième piston forme conjointement avec son opercule de valve et la rondelle de soutien une unité structurelle susceptible d'être montée indépendamment du premier piston.

En variante, on peut prévoir que la rondelle de soutien soit montée mobile en translation dans des limites par rapport à la douille de guidage, la force élastique maximale de l'agencement à ressort étant inférieure à la force élastique du ressort à l'encontre duquel le piston est axialement mobile. La rondelle de soutien est simplement posée dans un talon de guidage de la douille de guidage, la longueur de guidage du talon de guidage étant supérieure à une course de soulèvement possible 2868138 3 du corps de valve et ainsi de la rondelle de soutien. La course de soulèvement possible est déterminée par les forces élastiques agissant sur la rondelle de soutien et dirigées en sens opposé.

En supplément, on peut prévoir que le diamètre intérieur de la rondelle de soutien soit supérieur au diamètre extérieur de la tige de piston. Ainsi, on cherche à empêcher qu'un coincement des arêtes apparaisse entre la rondelle de soutien et la tige de piston.

Selon une variante de réalisation conforme à l'invention, l'ouverture de passage équipée de la valve et ménagée dans le piston stationnaire et/ou dans le deuxième piston axialement mobile est recouverte par au moins un opercule de valve sur lequel prend appui du côté aval un corps de valve par au moins une surface d'appui sur un premier diamètre de cercle partiel, le corps de valve présentant sur son côté arrière, sur un deuxième diamètre de cercle partiel plus grand, une surface d'appui destinée à au moins un ressort de précontrainte.

L'avantage de cette mesure est de pouvoir réaliser, malgré un espace annulaire comparativement petit entre la tige de piston et la paroi intérieure de cylindre, un bras de levier important par lequel un mouvement de l'opercule de valve est transmis à un ressort de précontrainte.

Dans ce cas, il est prévu que ledit au moins un ressort de précontrainte soit formé par un ressort en rondelle qui prend appui contre une rondelle de soutien sur un petit diamètre de cercle partiel qui est inférieur au premier diamètre de cercle partiel de la surface de soutien du corps de valve.

La rondelle de soutien ne présente pas forcément la même taille que ledit au moins un ressort en rondelle. A cet effet, on prévoit alors une rondelle de soutien de ressort qui est agencée entre le ressort en rondelle et la rondelle de soutien, dont le diamètre est supérieur au diamètre de la rondelle de soutien. La rondelle de soutien sert de 2868138 4 coupelle à ressort pour ledit au moins un ressort qui positionne le deuxième piston par rapport au premier piston stationnaire. Ainsi, la rondelle de soutien est exposée à des charges en flexion comparativement importantes. La rondelle de soutien de ressort supplémentaire assure une séparation claire de la force élastique à partir du ressort entre les deux pistons et le ressort en rondelle.

Pour une limitation définie de la charge en flexion du ressort en rondelle, au moins une rondelle basculante est agencée entre le ressort en rondelle et la rondelle de soutien de ressort.

Pour pourvoir réaliser d'une part la course de débattement du ressort en rondelle et indépendamment de celle-ci la précontrainte du ressort en rondelle, au moins une rondelle de compensation de tolérances est agencée entre la rondelle de soutien de ressort et la rondelle de soutien.

L'invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation indiqués à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels: É la figure 1 représente un amortisseur d'oscillations en mode de construction à tube unique, comportant un piston axialement mobile; É la figure 2 représente un détail de l'amortisseur d'oscillations dans la zone du deuxième piston axialement mobile; et É la figure 3 représente une variante du deuxième piston axialement mobile.

La figure 1 montre un amortisseur d'oscillations 1 en mode de construction à tube unique, qui comprend un cylindre 3 dans lequel est guidée axialement mobile une tige de piston de piston 5. Fondamentalement, l'invention n'est pas limitée à l'application dans un amortisseur d'oscillations à tube unique.

2868138 5 Un premier piston 7 est agencé de façon stationnaire sur la tige de piston 5. Le piston dispose d'ouvertures de passage qui sont équipées de valves d'amortissement 9; 11. On connaît un tel piston par exemple du document DE 197 35 249 Cl ou du document DE 197 35 248 C 1.

En supplément au premier piston stationnaire 7, un deuxième piston 13 axialement mobile est agencé sur la tige de piston 5. Le deuxième piston 13 correspond de par ses valves d'amortissement 15; 17 à la structure essentielle du premier piston 7. Deux ressorts de rappel 19; 21 maintiennent le deuxième piston 13 dans une position normale, la tige de piston étant stationnaire.

Dans l'ensemble, le cylindre dispose de trois chambres de travail. Une première chambre de travail 23 éloignée de la tige de piston s'étend depuis une chambre de compensation 25 jusqu'au piston stationnaire 5. Une deuxième chambre de travail 27 existe entre les deux pistons. Le deuxième piston 13 délimite une chambre de travail 29 côté tige de piston. Toutes les chambres de travail sont remplies avec un fluide amortisseur.

Lors d'un mouvement de déploiement de la tige de piston, une pression dynamique s'établit dans la chambre de travail 29 devant la valve d'amortissement 15. Une petite section transversale d'ouverture préliminaire qui est ouverte en permanence et qui n'est pas illustrée permet le passage du fluide amortisseur de la chambre de travail 29 jusque dans la chambre de travail 27. En fonction de la vitesse de la tige de piston en déploiement et de la pression dynamique correspondante dans la chambre de travail 29, le deuxième pison 13 se déplace à l'encontre de la force du ressort de rappel 21 en direction du premier piston stationnaire 7. Ainsi, la distance entre les deux pistons et la chambre de travail 27 se réduit de la même valeur, le fluide amortisseur s'écoulant au moins à travers une section transversale d'ouverture préliminaire de la valve d'amortissement 9, qui n'est pas illustrée non plus. En fonction de la course de la tige de piston, le ressort de rappel 21 peut être comprimé en bloc, ou bien une douille de guidage 31 du deuxième piston 13 prend appui sur le premier piston.

2868138 6 En cas de petites courses à haute fréquence, telles qu'elles apparaissent par exemple lors du roulement sur une chaussée pavée, le deuxième piston 13 n'agit que par sa section transversale d'ouverture préliminaire en raison de sa mobilité axiale. Cependant, on peut également prévoir une conception du ressort de rappel et des valves d'amortissement 15; 17 qui ne présentent qu'une très petite section transversale d'ouverture préliminaire et qui sont conçus dans l'ensemble pour des forces d'amortissement importantes, de sorte que lors de l'excitation décrite, un échange de fluide amortisseur ne s'effectue qu'entre les chambres de travail 27 et 23. Si l'on imagine que le fluide amortisseur est incompressible et que la valve d'amortissement 15 est complètement fermée, dans le cas extrême, seul le premier piston génère une force d'amortissement par sa valve d'amortissement 9. La tige de piston se déplace alors conjointement avec le premier piston par rapport au deuxième piston fixe qui prend appui sur la colonne du fluide amortisseur dans la chambre de travail 29.

Ainsi, on a un effet comme si le ressort de rappel 21 était un ressort de traction de butée qui prend appui contre une butée stationnaire, par exemple un guide de la tige de piston. En résultat, on peut alors mesurer la force d'amortissement du premier piston et une force élastique du ressort de rappel 21. Dans un véhicule comprenant au moins un amortisseur d'oscillations par roue et par essieu, il se produit l'effet qu'en cas de mouvement de roulis du véhicule autour de son axe longitudinal, il se présente sur un côté du véhicule une tige de piston en déploiement et sur l'autre côté du véhicule une tige de piston en rétraction, présentant des vitesses de mouvement identiques. Lorsque la tige de piston est amortie élastiquement par le deuxième piston via le ressort de rappel 21 en cas de mouvement de déploiement très rapide de l'un des amortisseurs d'oscillations, la tige de piston en rétraction sur l'autre côté du véhicule est amortie élastiquement par le ressort de rappel 19. Les deux forces élastiques des ressorts de rappel 19; 21 représentent un couple qui s'oppose au couple de roulis et qui cherche à ramener le véhicule dans la position horizontale. On peut exploiter cet effet également entre les amortisseurs d'oscillations de l'essieu avant et de l'essieu arrière d'un véhicule en cas de tangage au freinage ou au démarrage.

2868138 7 Pour des courses plus grandes de la tige de piston en association avec une vitesse plus faible de la tige de piston, le deuxième piston est déplacé jusqu'à une butée qui est déterminée par la longueur des ressorts de rappel comprimés en bloc ou de la douille de guidage 31. Les valves d'amortissement 15, 17 du second piston 13 et les valves d'amortissement 9; 11 du premier piston 7 s'ouvrent en fonction de la vitesse de la tige de piston.

Concernant les ressorts de rappel, on notera encore que l'on peut également utiliser des empilements de ressorts ou des ressorts progressifs pour ne pas être obligé de remarquer une venue en butée perceptible du deuxième piston. De plus, la constante de rappel des deux ressorts de rappel 19; 21 se calcule de la somme des constantes de rappel individuelles. Ainsi, il s'établit une dépendance des deux ressorts de rappel pour les deux directions de mouvement axial du deuxième piston 13.

La figure 2 montre un détail dans la zone de la tige de piston 5 de l'amortisseur d'oscillations selon la figure 1, cependant sans le premier piston stationnaire 9. Le mode de fonctionnement est identique à celui décrit en relation à la figure 1. Le deuxième piston 13 dispose des valves d'amortissement 15; 17 déjà mentionnées qui comprennent chacune au moins un opercule axialement mobile 32; 33 qui sont précontraintes contre les surfaces de siège de valve du deuxième piston 13 par un agencement de ressort 35; 37 sous la forme structurelle d'une rondelle ondulée. Dans ce cas concret, l'agencement de ressort dispose de deux rondelles ondulées empilées en série ou d'une rondelle ondulée enroulée. Les deux agencements de ressort prennent appui du côté extrémité contre une rondelle de soutien 39; 41. Les rondelles de soutien 39; 41 sont fermement reliées à la douille de guidage 31, de sorte qu'il se présente une unité structurelle préassemblée comprenant les rondelles de soutien, la douille de guidage, le deuxième ressort fermement relié à la douille de guidage ainsi que les deux opercules de valve agencés entre les rondelles de soutien et les sièges de valve et présentant les agencements de ressort respectifs.

2868138 8 En variante, on peut prévoir que la rondelle de soutien 39; 41 soit montée de façon mobile dans des limites par rapport à la douille de guidage 31, la force élastique maximale de l'agencement de ressort 35; 37 étant inférieure à la force élastique du ressort 19; 21 à l'encontre de laquelle est mobile axialement le piston 13. La rondelle de soutien 39; 41 est simplement posée dans un talon de guidage de la douille de guidage 31, la longueur de guidage du talon de guidage étant supérieure à une course de soulèvement possible du corps de valve 32; 33 et ainsi de la rondelle de soutien 39; 41. La course de soulèvement possible est déterminée par les forces élastiques agissant sur la rondelle de soutien 39; 41 et dirigées en sens opposé.

Dans ce cas, les rondelles de soutien 39; 41 présentent un diamètre intérieur plus grand que le diamètre extérieur de la tige de piston. Selon une modification par rapport à la figure 1, les ressorts de rappel 19; 21 sont serrés entre des coupelles à ressort 43; 45 qui sont réalisées sous une forme quelconque et de façon axialement fixe par rapport à la tige de piston 5, de sorte que le groupe structurel décrit peut être réalisé indépendamment d'une forme structurelle déterminée du premier piston.

La figure 3 montre une variante de la figure 2, dans laquelle on prévoit à la place d'une rondelle ondulée 35; 37 une transmission par bras de levier. Sur la surface de siège de valve du deuxième piston 13 repose au moins un opercule de valve 47 qui recouvre au moins partiellement le côté sortie de l'ouverture de passage 48 par exemple entre les chambres de travail 27; 29; la même structure de valve est agencée à symétrie également sur le côté inférieur du deuxième piston, ce qui n'est cependant pas illustré ; ce principe de construction est applicable à chaque piston, qu'il soit axialement mobile ou axialement fixe. Sur l'opercule 47 repose un corps de valve 49 qui prend appui par au moins une surface de soutien 51 sur un premier diamètre de cercle partiel, le corps de valve 49 présentant sur son côté arrière, sur un deuxième diamètre de cercle partiel plus grand, une surface d'appui 52 destinée à au moins un ressort de précontrainte 53. Le premier diamètre de cercle partiel se trouve approximativement au centre de la surface de siège de 2868138 9 valve de l'opercule 47. Ledit au moins un ressort de précontrainte est formé par un ressort en rondelle qui prend appui contre une rondelle de soutien sur un diamètre de cercle partiel qui est plus petit que le premier diamètre de cercle partiel de la surface de soutien 51 du corps de valve. Ainsi, il résulte un bras de levier pour la force de pression qui agit dans les ouvertures de passage 48 sur l'opercule 47, ledit bras de levier se calculant à partir de la différence entre les rayons du deuxième diamètre de cercle partiel du corps de valve et le plus petit parmi les trois diamètres de cercle partiels dans la zone du diamètre intérieur du ou des ressort(s) de précontrainte 53.

Entre le ressort en rondelle 53 et la rondelle de soutien 39 est agencée une rondelle de soutien de ressort 55 dont le diamètre est supérieur au diamètre de la rondelle de soutien 39. Entre le ressort en rondelle 53 et la rondelle de soutien de ressort 55 est agencée à son tour au moins une rondelle basculante 57. Par le choix de la hauteur axiale de la surface d'appui 52 sur le corps de valve 49, formée par un bord périphérique ou par des segments correspondants, du nombre des ressorts en rondelle 53, du nombre des rondelles basculantes 57 et le cas échéant des rondelles de compensation de tolérances 59 entre la rondelle de soutien de ressort 55 et la rondelle de soutien 39, on détermine la précontrainte et la caractéristique élastique du ou des ressort(s) en rondelle. Le nombre des rondelles basculantes 57 définit l'amortissement maximal et ainsi le mouvement d'ouverture des ressorts en rondelle 53.

Indépendamment de ceci, on peut régler la précontrainte des ressorts en rondelle par les rondelles de tolérances.

Pour qu'il ne puisse pas s'accumuler de fluide amortisseur sous pression entre le corps de valve 49 et l'opercule de valve 47 et/ou ledit au moins un ressort en rondelle 53, au moins une ouverture de communication 61; 63 est usinée à l'intérieur du corps de valve, qui relie la zone radialement à l'intérieur et à l'extérieur de la surface de soutien 51. On peut également usiner des estampages dans la surface de soutien 51 et dans la surface d'appui 52 pour obtenir le même effet.

2868138 10 Dans cette illustration agrandie, on peut voir que la rondelle de soutien présente un diamètre intérieur plus grand que celui de la tige de piston, comme ceci est décrit en relation avec la figure 2.

É 2868138 11

Claims

Revendications

1. Amortisseur d'oscillations, comportant un cylindre (3) dans lequel est guidée axialement de façon mobile une tige de piston (5), dans lequel sur la tige de piston (5) sont montés un premier piston (7) de façon stationnaire et un deuxième piston (13) de façon mobile en translation axiale à l'encontre de la force d'un ressort, ledit deuxième piston (7) étant équipé d'au moins un opercule de valve (31; 33) précontraint par un agencement ä ressort, le cylindre comprenant une chambre de travail (29) côté tige de piston, une chambre de travail (23) éloignée de la tige de piston et une chambre de travail (27) disposée entre les deux pistons (7, 13), des ouvertures de passage équipées de valves commandant une communication entre les chambres de travail (23, 27, 29), caractérisé en ce que l'agencement à ressort (35; 37) de l'opercule de valve (31; 33) est formé par au moins une rondelle ondulée.

2. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième piston (13) comprend une douille de guidage (31) qui coulisse sur la tige de piston.

3. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'agencement à ressort (33; 35) prend appui sur une rondelle de soutien (39; 41).

4. Amortisseur d'oscillations selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la douille de guidage (31) et la rondelle de soutien (39; 41) sont fermement reliées l'une à l'autre.

5. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la rondelle de soutien (39; 41) est montée mobile en translation dans des limites par rapport à la douille de guidage (31), la force élastique maximale de l'agencement à ressort (33; 35) étant inférieure à la force élastique du ressort (19; 21) à l'encontre duquel le piston (13) est axialement mobile.

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6. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre intérieur de la rondelle de soutien (39; 41) est supérieur au diamètre extérieur de la tige de piston (5).