AMORTISSEUR AVEC AMORTISSEMENT HYDRAULIQUE EN FIN DE COURSE L'invention a trait au domaine des amortisseurs hydrauliques, plus particulièrement aux amortisseurs hydrauliques de suspension de véhicule automobile. L'invention a trait à l'amortissement en fin de course de tels amortisseurs.
Un amortisseur dans le domaine automobile permet d'assurer un certain nombre de fonctions, notamment la tenue de caisse, le comportement du véhicule et de garantir un bon niveau de confort aux occupants du véhicule. On utilise les butées d'attaque et de détente pour limiter la course de la roue. Couramment, ces butées génèrent un niveau d'effort en fonction de la position de l'amortisseur. Plus on rentre dans la butée, plus l'effort généré par la butée est important. Afin de limiter les efforts entrant dans la caisse, on peut utiliser des butées hydrauliques qui génèrent des efforts d'amortissements qui sont fonctions de la position et de la vitesse de déplacement de la tige d'amortisseur. Le document de brevet publié FR 2 902 850 Al divulgue un dispositif de butée hydraulique pour amortisseur de choc, tel qu'un amortisseur de suspension de véhicule automobile. Le dispositif de butée comprend, essentiellement, un piston relié à une tige et coulissant de manière étanche dans un cylindre. Celui-ci comprend un fond fermé et une série d'orifices dans sa paroi latérale, de manière à ce que le piston, lors de son déplacement dans le cylindre vers le fond de celui-ci, se déplace le long de ces orifices. Lors de ce déplacement, le piston va limiter progressivement le nombre des orifices servant à évacuer le fluide repoussé par le piston. Le fluide est ainsi repoussé de la chambre de compression via ces orifices vers une chambre de compensation disposée autour du cylindre. L'amortissement du mouvement va alors s'intensifier de manière progressive. Le dispositif peut également être réglable depuis l'extérieur de l'amortisseur. En effet, le dispositif de butée peut comprendre une paroi cylindrique enveloppant le cylindre dans lequel le piston coulisse. Cette paroi comprend des orifices correspondant essentiellement à ceux du cylindre. Elle est monté rotative autour du cylindre de manière à ce que sa position angulaire puisse être modifiée. Le déplacement en rotation de cette paroi permet ainsi de moduler la section de passage des orifices, et ainsi de modifier la caractéristique d'amortissement de la butée hydraulique. Ce dispositif est intéressant en ce qu'il peut être implémenté directement au niveau du piston principal d'un amortisseur de suspension. Il requiert toutefois des aménagements complexes et coûteux ; il est de plus assez encombrant, en particulier dans le cas d'une butée autonome associée à un amortisseur, c'est-à-dire où le piston de la butée hydraulique est distinct de celui de l'amortisseur.
L'invention a pour objectif de proposer une butée hydraulique notamment pour amortisseur hydraulique qui pallie au moins un des inconvénients de l'état de la technique sus mentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de proposer un amortisseur hydraulique avec des moyens d'amortissement en fin de course qui soient efficaces, compacts et économiques.
L'invention a pour objet un amortisseur hydraulique, notamment pour suspension de véhicule automobile, comprenant: une enveloppe cylindrique contenant un fluide; un piston monté coulissant dans l'enveloppe cylindrique et comprenant au moins un orifice pour le fluide; une tige reliée au piston; des moyens d'amortissement en fin de course du coulissement du piston dans l'enveloppe cylindrique; remarquable en ce que les moyens d'amortissement comprennent un clapet rotatif en contact avec le piston, apte à moduler la section de passage du ou d'au moins un des orifices du piston; des moyens de rotation du clapet par rapport au piston en fonction de la position de coulissement du piston dans l'enveloppe cylindrique. Le piston peut comprendre des moyens de restriction de la section de passage du 20 ou des orifices, distincts du clapet et destinés à assurer une fonction d'amortissement en dehors de la zone de fin de course. La fonction d'amortissement en fin de course peut être en « attaque », c'est-à-dire lorsque la tige et le piston s'enfoncent ou rentrent dans l'enveloppe cylindrique mais également en « détente », c'est-à-dire lorsque la tige sort de l'enveloppe cylindrique. 25 Les moyens de rotation du clapet par rapport au piston en fonction de la position de coulissement du piston dans l'enveloppe cylindrique peuvent prendre plusieurs formes. Selon un mode avantageux de l'invention, la tige est une tige creuse et les moyens de rotation du clapet par rapport au piston comprennent une tige indexée montée 30 coulissante dans la tige creuse et s'étendant en dehors de la tige creuse, de manière à pouvoir entrer en contact avec une paroi de fond de l'enveloppe cylindrique, la tige indexée étant indexée en rotation avec la tige creuse et le clapet. La paroi de fond peut être à chacune des deux extrémités de l'enveloppe cylindrique, à savoir à une première extrémité au travers de laquelle s'étend la tige creuse et à une deuxième extrémité opposée à la première.
Selon un mode avantageux de l'invention, la tige indexée est liée en rotation avec la tige creuse et comprend sur sa surface extérieure au moins une rainure hélicoïdale coopérant avec le clapet en vue de sa rotation en fonction de la position d'enfoncement de la tige indexée dans la tige creuse. Selon un mode avantageux de l'invention, la tige indexée comprend une première portion logée coulissante dans la tige creuse et liée en rotation avec celle-ci et une deuxième portion comprenant la ou les rainures hélicoïdales. Selon un mode avantageux de l'invention, les moyens d'amortissement comprennent des moyens élastiques de rappel aptes à faire sortir la tige indexée de la tige creuse lorsque la tige creuse et le piston s'éloignent de la paroi de fond de l'enveloppe cylindrique. Selon un mode avantageux de l'invention, les moyens élastiques de rappel comprennent un ressort de compression logé dans la tige creuse et exerçant un effort sur la tige indexée. Selon un mode avantageux de l'invention, le clapet est un disque pourvu d'au moins un orifice configuré pour pouvoir moduler la section de passage du ou d'au moins un des orifices du piston. Selon un mode avantageux de l'invention, le clapet est lié en translation au piston, le clapet étant préférentiellement logé dans une cavité généralement circulaire du piston. Le clapet peut toutefois être libre de coulisser axialement par rapport au piston sur une course limitée. Cela permet le décollement du clapet du piston lors d'un mouvement inverse à celui du mouvement amorti en fin de course. Selon un mode avantageux de l'invention, le clapet est disposé sur la face du piston qui est dirigée vers la position de fin de course amortie. L'invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant une structure, des roues et des moyens de suspension entre les roues et la structure, les moyens de suspension comprenant au moins un amortisseur hydraulique, remarquable en ce que le ou les amortisseurs hydrauliques sont conformes à l'invention. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent de réaliser une fonction de butée hydraulique dans un amortisseur, et ce avec un nombre de pièces limité. En effet, la tige creuse et le piston font en principe toujours partie d'un amortisseur classique. Pour réaliser la fonction de butée hydraulique selon l'invention, il suffit alors, essentiellement, de prévoir une section adéquate au niveau de la surface intérieure de la tige creuse, de modifier légèrement le piston et de prévoir la tige indexée et le clapet. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un amortisseur conforme à l'invention ; - La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du piston et d'une portion de la tige de l'amortisseur de la figure 2 ; - La figure 3 est une vue en perspective de la face inférieure du piston de l'amortisseur des figures 1 et 2 ; - La figure 4 est une première vue en transparence du bas de l'amortisseur des figures 1 à 3, au début de l'amortissement progressif de fin de course ; - La figure 5 est une deuxième vue en transparence du bas de l'amortisseur des figures 1 à 3, au début de zone d'amortissement progressif en fin de course ; - La figure 6 est une vue de dessous du piston et du clapet rotatif dans une position angulaire où il réduit la section de passage pour le fluide ; - La figure 7 est une vue en coupe du piston et du clapet rotatif dans une position angulaire où il réduit la section de passage pour le fluide. Les figures 1 à 7 sont différentes vues illustrant un exemple de réalisation de l'invention. 3006 730 5 La figure 1 est une vue schématique en transparence d'un amortisseur 2 comprenant, essentiellement, une enveloppe généralement cylindrique 4, un piston 6 monté coulissant dans l'enveloppe cylindrique 4 et une tige 8 reliée au piston 4. Le piston 6 comprend une tige indexée 10 en saillie de la tige 8 et dirigée vers le fond 5 de l'enveloppe cylindrique. L'enveloppe cylindrique est remplie d'un fluide, préférentiellement d'un fluide incompressible tel que de l'huile. La tige 8 est destinée à être reliée à son extrémité libre à un premier élément tel que la structure d'un véhicule et l'enveloppe cylindrique 4 est destinée à être reliée mécaniquement à un deuxième élément tel que le moyeu de roue d'un véhicule. Les déplacements de la 10 roue par rapport à la structure du véhicule lors de son déplacement modifient les tailles des deux chambres délimitées par le piston 6 dans l'enveloppe cylindrique 4. Ils forcent ainsi un déplacement de l'huile contenue dans l'enveloppe cylindrique 4 d'une chambre vers l'autre au travers d'orifices (non représentés à la figure 1) dans le piston 6. 15 II à noter que ce dernier peut comprendre un empilement de clapets flexibles coopérant avec les orifices du piston en vue d'assurer un amortissement voulu sur la zone de travail principal de sa course. De telles mesures sont bien connues en soi de l'homme de métier et ne seront par conséquent pas détaillées. La figure 2 est une vue en coupe du piston de l'amortisseur de la figure 1 et la figure 20 3 est une vue de la face du piston orientée du côté de la tige indexée 10. On peut observer que la tige 8 liée au piston est creuse et que la tige indexée 10 est montée coulissante à l'intérieur de la tige 8. On peut également observer que le piston comprend sur sa face orientée du côté de la tige indexée, un clapet 14 de forme généralement circulaire, à la manière d'un disque. Ce clapet 14 comprend une série 25 d'orifices 16 correspondant essentiellement aux orifices 12 du piston, de manière à ne pas sensiblement modifier leur section de passage lorsque le clapet est disposé avec ses orifices en face des orifices 12 du piston. La tige 10 est dite indexée dans la mesure où son déplacement par rapport à la tige 8 et le clapet 14 va provoquer la rotation de ce dernier par rapport au piston. En l'occurrence, la tige indexée 10 comprend une première portion coulissant dans la tige creuse 8 et liée en rotation avec celle-ci. Pour ce faire, la première portion 20 peut présenter une surface extérieure non circulaire, correspondant essentiellement à la surface extérieure de la tige creuse 8. A titre d'exemple, la première portion 20 de la tige indexée 10 et la surface intérieure de la tige creuse peuvent présenter une ou plusieurs cannelures orientées suivant la direction axiale, ces cannelures assurant une liaison en rotation entre les deux tiges tout en permettant leur coulissement axial relatif. La tige indexée 10 comprend une deuxième portion, correspondant essentiellement au reste de la tige telle qu'illustrée à la figure 2, cette deuxième portion comprenant sur sa surface extérieure au moins une rainure hélicoïdale 18. Cette rainure coopère avec un ergot (non visible) du clapet 14 de manière à former une liaison en rotation entre la tige indexée 10 et le clapet 14, cette liaison autorisant toutefois à la tige 10 de coulisser par rapport au clapet 14. Comme cela va être détaillé ci-après, le pas de la ou des rainures hélicoïdales est très grand. En d'autres termes, la variation angulaire de la rainure 18 évolue peu par rapport à la position sa position axiale le long de la tige 10. La raison est que le clapet subit une rotation de faible amplitude sur la course totale de la tige 10. A titre d'exemple, la course angulaire du clapet peut être comprise entre 1° et 20°, préférentiellenent entre 5° et 15° pour une course axiale de la tige comprise entre 10mm et 100mm, préférentiellement entre 15mm et 80mm, plus préférentiellement entre 20mm et 70mm. Il est toutefois à noter que ces valeurs sont des exemples de valeurs, celles-ci pouvant varier et dévier des exemples sus mentionnés, notamment en fonction de l'application considérée. Les figures 4 et 5 illustrent, en transparence, la partie inférieure de l'amortisseur des figures précédentes, lorsque le piston est en mouvement de rapprochement de sa position de fin de course contre le fond 22 de l'enveloppe cylindrique 4, à une position où commence l'amortissement hydraulique de fin de course. En effet, la tige indexée 10 vient d'entrer en contact avec le fond 22 de l'enveloppe cylindrique 4. Dans cette position, le clapet 14 en position où ses orifices sont en face des orifices 12 du piston 6 et ne génère aucun amortissement supplémentaire à celui qui est généré par les orifices 12 et les empilements de clapes flexibles (non représentés). Lorsque le piston descend davantage par rapport à la position illustrée aux figures 4 et 5, la tige indexée 10 coulisse dans la tige creuse 8 et provoque une rotation du clapet 14 par rapport au piston 6. Cette situation est illustrée aux figures 6 et 7 où on peut observer que les orifices 16 du clapet 14 sont décalés par rapport aux orifices 12 du piston et ainsi en limite leur section équivalente. L'étranglement progressif réalisé par le déplacement du clapet génère une différence de pression importante entre la face du clapet qui est dans la chambre de compression et sa face opposée contre le piston, la pression sur la face dans la chambre de compression étant supérieure à celle sur la face opposée. Il en résulte que le clapet est ainsi naturellement plaqué contre le piston dans cette phase d'amortissement en fin de course. Des moyens peuvent toutefois être prévus afin de le maintenir en place. Plus particulièrement, le clapet est logé dans une cavité en forme de lamage sur la face du piston dirigée vers la chambre de compression. Un circlips (non représenté) logé dans une gorge intérieure de la cavité peut, à titre d'exemple, assurer le maintien du clapet 14 dans cette cavité. Le mouvement de rapprochement du piston de sa position de fin de course se voit ainsi hydrauliquement freinée de manière progressive. Le ou les orifices 16 du clapet ainsi que la configuration de la ou des rainures pourront être dimensionnés de manière à assurer la caractéristique d'amortissement voulue. Celle-ci peut être fort élevée en fin de course, de manière à éviter un talonnage de l'amortisseur. Lors d'un mouvement de détente, c'est-à-dire un mouvement relatif entre le piston et l'enveloppe cylindrique, qui est inverse au mouvement de compression qui vient d'être décrit, un ressort (non représenté) disposé dans la tige creuse et exerçant un effort élastique sur la tige indexée 10 va déplacer progressivement ladite tige dans un sens de sortie de celle-ci de manière à déplacer en rotation le clapet 14 en sens inverse jusqu'à une position où l'extrémité de la tige ne touche plus le fond de l'enveloppe cylindrique et les orifices 12 du piston retrouvent leur section initiale. Le clapet 14 peut éventuellement être mobile en translation sur une course réduite, cette course pouvant par exemple correspondre à une portion de la profondeur de la cavité du piston dans laquelle le clapet est logé. Une telle mesure permettrait alors un décollement du clapet 14 par rapport au piston et ainsi une augmentation rapide de la section de passage, pouvant correspondre essentiellement à celle des orifices 12 du piston 6.
II est à noter que l'effort d'amortissement de la butée hydraulique qui vient d'être décrite est fonction de la vitesse de déplacement du piston par rapport à l'enveloppe cylindrique. Cela signifie de l'amortissement sera d'autant plus important que la vitesse de coulissement est grande et inversement. Dans le cadre d'un amortisseur de suspension de véhicule automobile, il pourra être utile de prévoir en complément de cette butée hydraulique, une butée mécanique élastique, notamment pour les situations de roulage où la vitesse de coulissement est faible et l'amortisseur est en configuration d'enfoncement important en régime établi. C'est notamment le cas lorsque les amortisseurs des roues extérieures d'un véhicule circulant sur un rond-point.