FR3086359A1 - Amortisseur hydraulique avec butee hydraulique de fin de course a positionnement auto-ajustable - Google Patents
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Abstract
Amortisseur hydraulique comportant un corps cylindrique (2), une tige (20) disposée suivant un axe principal, présentant une partie extérieure sortant de ce corps cylindrique (2), et présentant du côté opposé un piston coulissant dans le corps cylindrique (2) pour réaliser l'amortissement de la course, et comportant au moins une butée hydraulique de fin de course (52, 54) à une extrémité du corps cylindrique (2) pour arrêter le piston, cet amortisseur comportant une enveloppe extérieure (40) laissant sortir la partie extérieure de la tige (20), recevant le corps cylindrique (2) en permettant son coulissement à l'intérieur suivant l'axe principal, un système de freinage hydraulique du coulissement de ce corps cylindrique (2) dans l'enveloppe extérieure (40), et un ressort de centrage (46) reliant le piston au corps cylindrique (2), qui tend à maintenir une position axiale moyenne entre ces deux éléments.
Description
AMORTISSEUR HYDRAULIQUE AVEC BUTEE HYDRAULIQUE DE FIN DE COURSE A POSITIONNEMENT AUTO-AJUSTABLE
La présente invention concerne un amortisseur hydraulique de suspension de véhicule automobile, ainsi qu’un véhicule comportant des suspensions équipées de ce type d’amortisseur.
Les véhicules automobiles comportent généralement pour chaque roue une suspension comprenant un ressort de suspension, et un amortisseur télescopique hydraulique qui freine les mouvements de la suspension. En particulier l’amortisseur peut comporter une butée hydraulique de fin de course de compression, qui arrête le mouvement de compression de la suspension pour éviter un choc à la fin de la course.
Un type d’amortisseur connu comportant une butée hydraulique de fin de course, présenté notamment par le document FR-A1-3050000, comporte une tige présentant une extrémité supérieure fixée à la caisse du véhicule, recevant à son extrémité inférieure un piston coulissant dans un corps cylindrique formant un tube d’amortisseur afin de séparer deux chambres, en réalisant un amortissement du mouvement de la suspension par un transfert du fluide d’une chambre à l’autre.
Une butée hydraulique de fin de course de compression de l’amortisseur disposée en bas du corps cylindrique, pour arrêter la course du piston à la fin de sa descente, comporte un boisseau réalisant le freinage de fin de course, qui coulisse dans une chambre en fermant des perçages additionnels de cette chambre.
Un mode de réalisation de ce type d’amortisseur comporte un ressort reliant le piston au boisseau. Les oscillations rapides du piston autour d’une position moyenne avec les mouvements de suspension, donnent des efforts alternés sur le boisseau qui ne se déplace pas à cause de son freinage hydraulique. Une variation notable de la position moyenne du piston donnée par une charge différente du véhicule modifiant son assiette, applique dans un sens un effort sur le boisseau qui finit par se décaler à l’encontre de son freinage hydraulique, en réalisant une auto-adaptation de la force de freinage de la butée de fin de course.
De cette manière on augmente la force de freinage de la butée de fin de course pour un véhicule plus chargé. Toutefois pour le véhicule chargé le piston de l’amortisseur présente une position moyenne plus proche de la butée de fin de course, ce qui réduit la course disponible avant d’atteindre cette fin de course de compression, et diminue le confort de roulage.
La présente invention a notamment pour but d’éviter ces inconvénients de la technique antérieure.
Elle propose à cet effet un amortisseur hydraulique comportant un corps cylindrique, une tige disposée suivant un axe principal, présentant une partie extérieure sortant de ce corps cylindrique, et présentant du côté opposé un piston coulissant dans le corps cylindrique pour réaliser l’amortissement de la course, l’amortisseur comportant au moins une butée hydraulique de fin de course à une extrémité du corps cylindrique pour arrêter le piston, étant remarquable en ce qu’il comporte une enveloppe extérieure laissant sortir la partie extérieure de la tige, recevant le corps cylindrique en permettant son coulissement à l’intérieur suivant l’axe principal, un système de freinage hydraulique du coulissement de ce corps cylindrique, et un ressort de centrage reliant le piston au corps cylindrique, qui tend à maintenir une position axiale moyenne entre ces deux éléments.
Un avantage de cet amortisseur hydraulique est qu’en cas d’oscillation de la suspension autour d’une position moyenne constante, avec une fréquence d’oscillation de suspension proche d’un Hertz, le ressort de centrage applique un effort alterné sur le corps cylindrique freiné par le freinage hydraulique comprenant un temps de réponse nettement supérieur à la période de l’oscillation. On n’obtient pas de déplacement du corps cylindrique par rapport à son enveloppe extérieure, la course moyenne du piston vers la butée de fin de course n’est pas modifiée.
En cas d’augmentation de la charge du véhicule abaissant son assiette, le ressort de centrage applique un effort moyen constant dans une direction qui finit par déplacer vers le bas le corps cylindrique dans son enveloppe extérieure à l’encontre du système de freinage hydraulique. On obtient une course moyenne du piston vers la butée de fin de course qui est maintenue, ce qui permet de conserver une loi d’amortissement sensiblement constante avec ce véhicule chargé.
L’amortisseur hydraulique selon l’invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.
Avantageusement, l'enveloppe extérieure forme un tube fermé à ses extrémités, recevant à l’intérieur de manière ajustée le corps cylindrique coulissant axialement avec une étanchéité.
Dans ce cas, avantageusement chaque extrémité axiale comprise entre le corps cylindrique et l’enveloppe extérieure, forme un volume de contrôle fermé du système de freinage hydraulique.
De plus, avantageusement les deux volumes de contrôle fermés sont reliés entre eux par un ajutage hydraulique de freinage.
Dans ce cas, avantageusement l'ajutage hydraulique comporte en parallèle des limiteurs de pression.
Avantageusement, le ressort de centrage est un ressort hélicoïdal entourant la tige.
Avantageusement, le système de freinage hydraulique du coulissement du corps cylindrique délivre un freinage différent suivant la direction de ce coulissement.
En particulier, l’amortisseur hydraulique peut comporter une butée hydraulique de fin de course de compression qui est progressive, comprenant une succession de perçages calibrés répartis axialement présentant des sections variables.
En particulier, l’amortisseur hydraulique peut comporter une butée hydraulique de fin de course de détente.
L’invention a aussi pour objet un véhicule automobile équipé de suspensions comportant des amortisseurs hydrauliques comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes.
L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe axiale d’un amortisseur selon l’invention pour un véhicule moyennement chargé ; et
- les figures 2 et 3 sont des vues en coupe axiale de cet amortisseur pour un véhicule successivement à vide et fortement chargé.
La figure 1 présente un amortisseur comprenant dans un corps cylindrique 2 formant un tube d’amortisseur, une butée de fin de course de compression 52 disposée à l’extrémité avant de ce corps, suivant la direction axial avant indiquée par la flèche Av, et une butée de fin de course de détente 54 disposée à l’extrémité arrière de ce corps.
Un piston 4 fixé à l’extrémité d’une tige d’amortisseur 20, coulisse axialement dans le corps cylindrique 2 avec une étanchéité pour délimiter une chambre avant et une chambre arrière 22. Le piston 4 comporte des passages réduits du fluide entre la chambre avant et la chambre arrière, qui freinent son mouvement en fonction de la direction et de la vitesse de passage du fluide, et donc de la vitesse de la tige d’amortisseur 20.
Le piston 4 se prolonge du côté avant par une chemise circulaire 10 s’emboîtant vers la fin de course dans une chambre extérieure annulaire 16, en s’ajustant autour d’un tube de butée de fin de course formant un cylindre contenant une chambre intérieure 26, qui est fixé par son extrémité avant à un couvercle 14 fermant l’extrémité avant du corps cylindrique 2.
La chemise 10 comporte une série de perçages radiaux 18 alignés axialement. Lors de l’avance de la chemise 10 dans la chambre extérieure 16, autour du tube de butée, le fluide de cette chambre extérieure est refoulé vers la chambre intérieure 26 par les perçages 18 de section calibrée pour réaliser un freinage progressif de l’avance de la tige de l’amortisseur 20. Le fluide passe ensuite de la chambre intérieure 26 vers la chambre arrière 22 par les passages réduits du piston 4.
En fonction de l’avance de la tige 20, les perçages 18 de la chemise 10 se ferment progressivement ce qui réduit de plus en plus la section totale de passage du fluide, et augmente la force de freinage qui devient très importante près de la fin de course.
On notera que les forces de freinage venant uniquement de la vitesse de déplacement du piston 4, sont indépendantes de la position moyenne de ce piston lors du roulage, qui varie en fonction de la charge du véhicule et de son assiette.
L’amortisseur comporte une enveloppe extérieure fermée formant un tube extérieur 40 recevant de manière ajustée le corps cylindrique 2, qui peut coulisser axialement dans cette enveloppe avec une étanchéité dynamique lors de ce mouvement.
Le corps cylindrique 2 forme un piston coulissant axialement dans l’enveloppe extérieure 40, en laissant deux chambres de contrôle comprenant vers l’arrière un volume hydraulique de contrôle arrière 42, et vers l’avant un volume hydraulique de contrôle avant 44.
Les volumes de contrôle arrière 42 et avant 44 sont reliés entre eux par l’intermédiaire d’un ajutage calibré 48 freinant le passage du fluide. Deux limiteurs de pression 50, disposés chacun dans une direction, comprenant chacun un clapet poussé par un ressort de tarage, sont installés en parallèle de l’ajutage calibré 48.
Le piston 4 est relié au corps cylindrique 2 par un ressort hélicoïdal de centrage 46 entourant la tige 20, fixé à ses extrémités au piston et au corps de manière à transmettre un effort dans les deux sens suivant qu’il est tendu ou comprimé.
Pour un amortisseur au repos le ressort de centrage 46 est détendu, il n’applique aucune force sur le corps cylindrique 2. Lors des mouvements d’oscillation de la suspension autour d’une position moyenne constante, pour un véhicule conservant la même charge, la fréquence d’oscillation de la suspension autour d’un Hertz est trop élevée pour permettre un échange de fluide entre les deux volumes de contrôle 42, 44 au travers de l’ajutage 48.
Toutefois lors d’un choc violent sur la suspension entraînant une pression très élevée dans un des volumes de contrôle 42, 44, qui est supérieure à la pression de tarage du limiteur de pression 50 disposé dans le sens permettant un vidage de ce volume, le fluide passe alors par ce limiteur ce qui permet de limiter cette pression maximum en protégeant les composants mécaniques.
La figure 2 présente un véhicule complètement déchargé et la figure 3 un véhicule complètement chargé, donnant une variation d’assiette entre ces deux positions correspondant à un écart de hauteur DH de la tige 20 et du piston 4.
On obtient figure 2 sous l’effet du ressort de centrage 46 appliquant un effort vers le haut sur le corps cylindrique 2, après une certaine temporisation, un échange de fluide du volume de contrôle supérieur 42 vers le volume de contrôle inférieur 44.
Le corps cylindrique 2 monte jusqu’à ce que le ressort de centrage 46 soit complètement détendu, il peut s’arrêter dans une position intermédiaire quelconque, ou à la fin de sa course comme présenté figure 2. La course disponible du piston 4 vers la butée de fin de course inférieure 52 n’est pas augmentée, et vers la butée de fin de course supérieure 54 n’est pas réduite.
On obtient figure 3 sous l’effet du ressort de centrage 46 appliquant un effort vers le bas sur le corps cylindrique 2, après une certaine temporisation, un échange de fluide du volume de contrôle inférieur 44 vers le volume de contrôle supérieur 42. Le corps cylindrique 2 descend jusqu’à ce que le ressort de centrage 46 soit complètement détendu, dans une position intermédiaire, ou en fin de course comme présenté figure 3.
La course du piston 4 vers la butée de fin de course inférieure 52 n’est pas réduite, et vers la butée de fin de course supérieure 54 n’est pas augmentée.
Quelle que soit la position de stabilisation du corps cylindrique 2 correspondant à une charge donnée du véhicule, le fonctionnement ultérieur de la suspension lors du roulage de ce véhicule, avec un débattement de la suspension autour de sa position moyenne obtenue, ne change pas le réglage de position axiale de ce corps cylindrique à cause du temps de réponse des volumes de contrôle 42, 44.
On obtient une dérive dynamique donnant un ajustement automatique de la course d’amortissement par rapport à ses butées de fin de course 42, 44, qui ne dépend pas de la charge du véhicule. En particulier le maintien d’une course d’amortissement importante dans le cas d’un véhicule chargé assure le confort du véhicule.
On peut notamment prévoir une dérive dynamique du déplacement du corps cylindrique 2 différenciée suivant la direction, avec par exemple un ajutage variable suivant le sens de passage, pour obtenir une modification plus rapide de la loi d’amortissement dans un sens par rapport à l’autre.
En variante si la course maximum possible du corps cylindrique 2 est inférieure à la course donnée par la variation totale d’assiette du véhicule, on obtient une correction partielle de l’ajustement de la position de la course d’amortissement.
On notera que l’amortisseur télescopique selon l’invention peut être disposé dans le véhicule automobile suivant toutes les directions. En particulier le côté avant de l’amortisseur peut être tourné vers le bas ou vers le haut, et la tige 20 peut être fixée à la caisse du véhicule ou à la suspension.
Claims (10)
1 - Amortisseur hydraulique comportant un corps cylindrique (2), une tige (20) disposée suivant un axe principal, présentant une partie extérieure sortant de ce corps cylindrique (2), et présentant du côté opposé un piston (4) coulissant dans le corps cylindrique (2) pour réaliser l’amortissement de la course, et comportant au moins une butée hydraulique de fin de course (52, 54) à une extrémité du corps cylindrique (2) pour arrêter le piston (4), caractérisé en ce qu’il comporte une enveloppe extérieure (40) laissant sortir la partie extérieure de la tige (20), recevant le corps cylindrique (2) en permettant son coulissement à l’intérieur suivant l’axe principal, un système de freinage hydraulique du coulissement de ce corps cylindrique (2) dans l’enveloppe extérieure (40), et un ressort de centrage (46) reliant le piston (4) au corps cylindrique (2), qui tend à maintenir une position axiale moyenne entre ces deux éléments.
2 - Amortisseur hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure (40) forme un tube fermé à ses extrémités, recevant à l’intérieur de manière ajustée le corps cylindrique (2) coulissant axialement avec une étanchéité.
3 - Amortisseur hydraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque extrémité axiale comprise entre le corps cylindrique (2) et l’enveloppe extérieure (40), forme un volume de contrôle fermé (42, 44) du système de freinage hydraulique.
4 - Amortisseur hydraulique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux volumes de contrôle fermés (42, 44) sont reliés entre eux par un ajutage hydraulique de freinage (48).
5 - Amortisseur hydraulique selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ajutage hydraulique (48) comporte en parallèle des limiteurs de pression (50).
6 - Amortisseur hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ressort de centrage (46) est un ressort hélicoïdal entourant la tige (20).
7 - Amortisseur hydraulique selon l'une quelconque des revendications
5 précédentes, caractérisé en ce que le système de freinage hydraulique du coulissement du corps cylindrique (2) délivre un freinage différent suivant la direction de ce coulissement.
8 - Amortisseur hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une butée hydraulique de fin de
10 course de compression (52) qui est progressive, comprenant une succession de perçages calibrés (18) répartis axialement présentant des sections variables.
9 - Amortisseur hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une butée hydraulique de fin de
15 course de détente (54).
10 - Véhicule automobile équipé de suspensions, caractérisé en ce que ces suspensions comportent des amortisseurs hydrauliques selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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