FR3079581A1 - Amortisseur - Google Patents

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Abstract

Amortisseur (1) pour véhicule automobile comprenant : - un cylindre (2) ayant une enveloppe périphérique et deux bases circulaires ; - une première chambre (12) et une seconde chambre (14) contenues dans le cylindre (2) et séparées l'une de l'autre par une paroi ; - un premier piston (30) agissant dans la première chambre (12) sur un premier liquide (36) ; - un conduit inertiel (62), la seconde chambre (14) étant fluidiquement reliée au conduit inertiel (62) ; la paroi comprenant au moins une ouverture (16) pour permettre le passage du premier liquide (36) entre la première chambre (12) et la seconde chambre (14) sous l'action du premier piston (30), la seconde chambre (14) accueillant un second piston (40) mobile sous l'action du premier liquide (36) et agissant sur un second liquide (56) qui est entraîné vers le conduit inertiel (62).

Description

AMORTISSEUR
L’invention a trait au domaine de l’automobile et plus particulièrement aux amortisseurs.
Le document de brevet publié WO 93/021460 A1 divulgue un amortisseur muni d’un circuit inertiel qui permet d’accueillir un liquide lorsque le piston de l’amortisseur se déplace. Le circuit inertiel agit en permanence, et quel que soit le débattement du piston de l’amortisseur. Ceci peut donc entraîner une rigidité de l’amortissement qui n’est pas toujours souhaitable, notamment à haute vitesse et pour les petits débattements de la tige de l’amortisseur. Aussi, ce système n’emploie qu’un seul fluide et peut donc engendrer un certain manque de confort, notamment en comparaison des amortisseurs oléopneumatiques.
Le document US 2013/0037362 A1 décrit un système d’amortissement avec un circuit inertiel hélicoïdal. Le fluide de suspension circule dans plusieurs cylindres nécessaires à une réaction adaptée de la tige d’amortisseur en fonction des sollicitations de la route. Ce système est particulièrement encombrant, complexe et onéreux.
L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de proposer un amortisseur inertiel qui soit compact, de conception peu complexe et qui permette un grand confort sans pénaliser la tenue de route.
L’invention a pour objet un amortisseur pour véhicule automobile comprenant : un cylindre ayant une enveloppe périphérique et deux bases circulaires ; une première chambre contenue dans le cylindre ; un premier piston agissant dans la première chambre sur un premier liquide ; et un conduit inertiel ; remarquable en ce qu’il comprend une seconde chambre contenue dans le cylindre et séparée de la première chambre par une paroi ; la paroi comprenant au moins une ouverture pour permettre le passage du premier liquide entre la première chambre et la seconde chambre sous l’action du premier piston, la seconde chambre accueillant un second piston indépendant du premier piston, la seconde chambre étant fluidiquement reliée au conduit inertiel, le second piston étant mobile sous l’action du premier liquide (36) et agissant sur un second liquide (56) qui est entraîné vers le conduit inertiel (62).
Ainsi, vu de l’extérieur, le cylindre est du même aspect, et de même encombrement qu’un cylindre standard.
Par abus de langage, le mot piston est utilisé dans la présente demande comme l’ensemble mobile, la tige du vérin incluse, et non pas seulement la portion cylindrique en contact avec et agissant sur le fluide.
La tige du premier piston s’étend au moins partiellement en dehors du cylindre, pour être reliée au châssis lorsque le cylindre est connecté à la roue, et vice versa.
Le mouvement du premier piston agit sur le premier liquide en créant un débit de liquide qui est proportionnel à la vitesse relative du piston par rapport au cylindre.
Le second piston est indépendant du premier piston dans le sens où ceux-ci ne sont pas mécaniquement reliés ensemble. D’un point de vue de la mécanique des fluides, ils sont liés via le premier liquide mais le fait que le second piston possède une fuite (voir plus loin) fait que la position du premier piston n’implique pas toujours la même position du second piston.
Le conduit inertiel peut être un conduit de faible section et grande longueur. Il est préférablement sensiblement hélicoïdal et/ou s’étendant au moins partiellement à l’extérieur du cylindre sans toutefois pénaliser l’encombrement de l’amortisseur.
Le conduit inertiel peut aussi être interne au cylindre, en particulier lorsque la seconde chambre est interne et complètement encapsulée dans la première chambre.
Selon un mode avantageux de l’invention, le conduit inertiel comporte deux clapets de saturation pour limiter le débit du second liquide dans le conduit dans les deux sens de passage.
Par exemple, deux clapets identiques montés en opposition peuvent limiter le débit dans les deux sens de circulation. La limite du débit peut être différente dans les deux sens.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’amortisseur comprend un réservoir contenu dans le cylindre et un conduit dit bypass pour permettre le passage du second liquide de la seconde chambre vers le réservoir sans passer par le conduit inertiel, le bypass étant au moins partiellement obturable par le second piston.
Le second piston peut comprendre un obturateur pour obturer le bypass en fonction de la position du second piston dans le cylindre.
L’obturation peut notamment avoir lieu lors des grands débattements du second piston, privilégiant ainsi la distribution du second liquide dans le conduit inertiel uniquement lors de grands débattements et privilégiant la distribution du second liquide vers le réservoir en l’absence de grands débattements.
Le conduit inertiel peut déboucher sur le réservoir. Le réservoir peut comprendre une membrane et/ou une poche de gaz sous pression.
Selon un mode avantageux de l’invention, la paroi est sensiblement cylindrique et coaxiale à l’enveloppe, l’une des première et seconde chambres s’étendant entre la paroi et l’enveloppe.
Ainsi, l’une des chambres est au centre du cylindre et l’autre est autour de celle-ci. Le piston de la chambre centrale a une couronne cylindrique pour agir sur le liquide et le piston de la chambre périphérique a une couronne est annulaire.
Les chambres sont ainsi délimitées, soit par la paroi et les bases, soit par la paroi, l’enveloppe et les bases. Alternativement à une des bases du cylindre, le réservoir peut aussi délimiter une et/ou l’autre des chambres.
Selon un mode avantageux de l’invention, le second piston comprend une première couronne avec au moins un passage dit de fuite pour le premier liquide et/ou une seconde couronne pleine pour appliquer un effort sur le second fluide.
La couronne pleine ne comprend aucun passage et est donc étanche pour pousser le second fluide.
Les couronnes sont parallèles l’une à l’autre et solidaires cinématiquement, attachées à une ou plusieurs tiges communes.
Selon un mode avantageux de l’invention, le second piston comporte un obturateur pour fermer au moins en partie l’au moins une ouverture de la paroi.
L’obturateur peut être solidaire du piston pour restreindre ou empêcher le passage du premier fluide de la première chambre à la seconde chambre en fonction de la position du second piston relativement à l’ouverture.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’amortisseur comprend au moins un ressort entre l’une des bases et le second piston et/ou entre le réservoir et le second piston.
Le ou les ressorts appliquent un effort de centrage sur le deuxième piston pour stabiliser sa position au bout de quelques secondes, permettant ainsi un fonctionnement optimal indépendant de la charge du véhicule et donc de la position d’équilibre de la tige de l’amortisseur (position d’équilibre du premier piston dans le cylindre).
Le ou les ressorts peut/peuvent agir directement sur la ou les couronnes du second piston.
Selon un mode avantageux de l’invention, un volume de gaz est prévu entre le premier et le second liquide, le volume de gaz étant préférentiellement séparé du premier liquide par une membrane et/ou séparé du second liquide par la seconde couronne du second piston.
Dans le mode de réalisation où la seconde chambre est périphérique et la première chambre est cylindrique et centrale, le volume de gaz est annulaire.
Selon un mode avantageux de l’invention, le second liquide est plus dense et moins visqueux que le premier liquide. Par exemple, le premier liquide peut être une huile synthétique ou du liquide de suspension (LDS) et le second liquide peut être un glycol.
L’invention porte également sur un véhicule avec au moins un essieu muni de deux roues reliées chacune au châssis du véhicule par un système d’amortissement composé d’un ressort métallique hélicoïdal et d’un amortisseur, remarquable en ce que l’amortisseur est conforme à l’un des modes de réalisation exposé ci-dessus.
Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce que cette conception présente l’avantage d’être compacte et de présenter une façon unique de commander, par le simple mouvement du second piston, le circuit inertiel.
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 décrit schématiquement le cylindre d’amortisseur ;
- La figure 2 illustre schématiquement l’amortisseur complet ;
- La figure 3 montre l’amortisseur de la figure 2 dans une position d’obturation.
La figure 1 montre le cylindre, représenté seul, de l’amortisseur selon un mode de réalisation de l’invention. La représentation est schématique, en coupe selon l’axe longitudinal de symétrie de l’amortisseur. Le cylindre 2 comprend une enveloppe extérieure périphérique cylindrique 4 et deux bases circulaires 6, 8. Une paroi intérieure 10 sépare la première chambre, centrale et cylindrique, 12, de la seconde chambre, annulaire et périphérique, 14. La paroi 10 est cylindrique et coaxiale à l’enveloppe extérieure 4. La paroi 10 comprend une ou plusieurs ouvertures 16 permettant une connexion fluidique entre la première chambre 12 et la seconde chambre 14.
Le cylindre 2 comprend également un réservoir 18, relié à la seconde chambre 14 par un bypass 20 et séparé des chambres par une paroi 22. La seconde chambre 14 comprend également une sortie 24 sur laquelle peut être connectée un conduit inertiel (voir figure 2).
L’ouverture 16 peut être composée de plusieurs ouvertures réparties angulairement autour de l’axe longitudinal du cylindre.
De même, le bypass 20 peut être formé de plusieurs bypass à plusieurs positions angulaires.
La figure 2 représente l’amortisseur dans son ensemble. Le cylindre 2 est identique à celui de la figure 1 et pour des raisons de clarté, la plupart des numéros de référence du cylindre 2 ne sont pas représentés.
La première chambre 12 reçoit un premier piston 30. Celui-ci comprend une tige 32 qui s’étend au-delà du cylindre pour être reliée au châssis du véhicule, et une couronne circulaire 34.
En complément de l’amortisseur 1, le système d’amortissement comporte un ressort métallique encapsulant la partie externe de la tige et s’appuyant sur la base 8 du cylindre.
Le premier piston 30 agit sur un premier liquide 36 représenté par des hachures simples.
Le premier liquide s’écoule à travers l’ouverture 16 pour pénétrer dans la seconde chambre 14.
La seconde chambre 14 reçoit un second piston 40. Celui-ci comprend une première couronne 42 ayant au moins un orifice de fuite 44 et une seconde couronne 46, étanche. Les couronnes sont portées par une ou plusieurs tiges 48 annulairement réparties. Le second piston 40 comprend également des obturateurs 50, 52, 54 pour restreindre le passage du liquide au niveau de l’ouverture 16 et au niveau du bypass 20.
Sous l’action du mouvement de la roue du véhicule, le premier piston 30 pousse le premier liquide 36 à travers l’ouverture 16. La portion de premier liquide 36 qui est dans la seconde chambre 14 pousse sur la couronne 42 et induit un mouvement du second piston 40 dont la couronne 46 pousse sur le second liquide 56, représenté par des hachures doubles.
Le second liquide 56 s’introduit dans le passage 20 vers le réservoir 18. Celui-ci contient une poche de gaz 58 (partie non hachurée du réservoir 18) qui est pressurisé sous le volume de liquide 56 qui rentre dans le réservoir 18.
Le second liquide 56 s’échappe également du cylindre 2 au travers d’un clapet de saturation 60 qui débouche sur un conduit inertiel 62. Le clapet 60 limite le débit qui peut pénétrer dans le conduit 62. Le conduit 62 est hélicoïdal et entoure l’enveloppe 4 du cylindre 2. Le pas de l’hélice du conduit peut être plus ou moins grand. Pour ne pas surcharger la figure, seules quelques-unes des spires du conduit 62 sont représentées.
Une poche de gaz 64 (compressible par définition) isole le mouvement du premier liquide 36 de celui du second liquide 56. Une membrane 66 peut être prévue pour étanchement isoler le premier liquide 36 de la poche de gaz 64. De même, une membrane 68 peut être prévue dans le réservoir pour éviter au gaz de remonter dans la seconde chambre 14. Les membranes peuvent être élastiques et fixées au cylindre, ou rigides et mobiles.
La figure 2 montre également deux ressorts 70, 72 qui permettent d’assurer un fonctionnement homogène de l’amortisseur quelle que soit la charge du véhicule. Les ressorts 70, 72 permettent de replacer le second piston dans une position d’équilibre en quelques secondes. Le temps de mise en équilibre est notamment fonction des pressions des liquides et de l’ouverture 44 et est à titre d’exemple d’environ 10 secondes.
Dans la position des pistons qui est dessinée sur la figure 2, le bypass 20 est ouvert et le second liquide 56 peut donc y pénétrer.
Comme représenté sur la figure 3, lors d’un grand débattement, les obturateurs 50, 52, 54 bouchent respectivement l’ouverture 16 et/ou le bypass, limitant le passage du premier liquide 36 dans la seconde chambre 14 et forçant le second liquide 56 à aller dans le conduit inertiel 62.
Les figures 2 et 3 représentent le premier piston 30 dans la même position. La différence entre les deux est la vitesse avec laquelle le premier piston se déplace (ou s’est déplacé dans les instants précédant la figure 3). Lors d’une irrégularité de la route importante, le piston 30 va tendre à se déplacer plus vite, et la fuite 44 ne permet pas d’absorber autant le premier liquide 36 sur la figure 3 que sur la figure 2 (à vitesse de piston 30 plus faible). Le second piston 40 va donc être plus déplacé vers le bas et va venir occulter le bypass 20.
Le conduit inertiel 62 peut être relié au réservoir 18 (non représenté) de sorte que le liquide 56 qui a parcouru tout le conduit 62 se retrouve dans le réservoir 18.
Comme la résistance que rencontre le second liquide 56 est plus grande dans le conduit inertiel 62 (notamment à cause des clapets de saturation 60), lorsque le bypass 20 est ouvert (figure 2), le liquide 56 tend à aller vers le réservoir 18. Mais dès lors que le second piston 40 a suffisamment avancé (figure 3), le bypass 20 5 étant fermé, le second liquide 56 est forcé d’aller vers le circuit inertiel 62 et le second piston 40 est donc subitement ralenti par la résistance du second liquide 56.
Les figures représentent l’amortisseur selon l’invention de façon schématique. Les dimensions ne sont pas à une échelle donnée et l’homme du métier n’a aucune difficulté à adapter les dimensions des sections, des longueurs ou des ouvertures 10 pour obtenir un taux d’amortissement donné. De même, des joints ou des segments autour des pistons pour assurer l’étanchéité peuvent être prévus au besoin.
L’ensemble peut être assemblé par des moyens conventionnels. Le cylindre peut être mécano-soudé. Des orifices de vidange ou des vannes de surpression peuvent également être prévus.

Claims (10)

  1. Revendications
    1. Amortisseur (1 ) pour véhicule automobile comprenant :
    - un cylindre (2) ayant une enveloppe périphérique (4) et deux bases circulaires (6, 8) ;
    - une première chambre (12) contenue dans le cylindre (2) ;
    - un premier piston (30) agissant dans la première chambre (12) sur un premier liquide (36) ; et
    - un conduit inertiel (62) ;
    caractérisé en ce qu’il comprend une seconde chambre (14) contenue dans le cylindre (2) et séparée de la première chambre (12) par une paroi (10) ;
    la paroi (10) comprenant au moins une ouverture (16) pour permettre le passage du premier liquide (36) entre la première chambre (12) et la seconde chambre (14) sous l’action du premier piston (30), la seconde chambre (14) accueillant un second piston (40) indépendant du premier piston (30), la seconde chambre (14) étant fluidiquement reliée au conduit inertiel (62), le second piston (40) étant mobile sous l’action du premier liquide (36) et agissant sur un second liquide (56) qui est entraîné vers le conduit inertiel (62).
  2. 2. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit inertiel (62) comporte deux clapets de saturation (60) pour limiter le débit du second liquide dans le conduit dans les deux sens de passage.
  3. 3. Amortisseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend un réservoir (18) contenu dans le cylindre (2) et un conduit (20) dit bypass pour permettre le passage du second liquide (56) de la seconde chambre (14) vers le réservoir (18) sans passer par le conduit inertiel (62), le bypass (20) étant au moins partiellement obturable par le second piston (40).
  4. 4. Amortisseur selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi (10) est sensiblement cylindrique et coaxiale à l’enveloppe (4), l’une des première et seconde chambres (12 ; 14) s’étendant entre la paroi (10) et l’enveloppe (4).
  5. 5. Amortisseur selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le second piston (40) comprend une première couronne (42) avec au moins un passage (44) dit de fuite pour le premier liquide (36) et/ou une seconde couronne (46) pleine pour appliquer un effort sur le second fluide (56).
  6. 6. Amortisseur selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le second piston (40) comporte un obturateur (50) pour fermer au moins en partie l’au moins une ouverture (16) de la paroi (10).
  7. 7. Amortisseur selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un ressort (70 ; 72) entre l’une des bases (6, 8) et le second piston (40) et/ou entre le réservoir (18 ; 22) et le second piston (40).
  8. 8. Amortisseur selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’un volume de gaz (64) est prévu entre le premier et le second liquide (36 ; 56), le volume de gaz (64) étant préférentiellement séparé du premier liquide (36) par une membrane (66) et/ou séparé du second liquide (56) par la seconde couronne (46) du second piston (40).
  9. 9. Amortisseur selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le second liquide (56) est plus dense et moins visqueux que le premier liquide (36).
  10. 10. Véhicule avec au moins un essieu muni de deux roues reliées chacune au châssis du véhicule par un système d’amortissement composé d’un ressort métallique hélicoïdal et d’un amortisseur (1), caractérisé en ce que l’amortisseur (1) est conforme à l’une des revendications 1 à 9.
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