FR3094434A1 - SHOCK ABSORBER WITH LIMIT SWITCH EQUIPPED WITH A PRESSURE LIMITATION VALVE - Google Patents
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Abstract
AMORTISSEUR AVEC BUTEE DE FIN DE COURSE EQUIPEE D’UN CLAPET DE LIMITATION DE PRESSION Amortisseur hydraulique de suspension comportant un piston d’amortisseur coulissant dans un tube intérieur (2), qui se déplace lors d’une compression de l’amortisseur dans une direction axiale appelée direction avant, le piston d'amortisseur se prolongeant par un piston de butée (10) rentrant en fin de course de l’amortisseur dans une chambre de butée (16) équipée de perçages (18), en refoulant le fluide hors de cette chambre de butée (16) pour freiner la fin de course, la chambre de butée (16) comprenant un perçage latéral (44) disposé après une course prédéfinie (C0) du piston de butée (10) dans la chambre de butée (16), équipé d’un clapet (34) de limitation de la pression dans cette chambre de butée (16). Figure pour l’abrégé : Figure 3SHOCK ABSORBER WITH LIMIT STOPS EQUIPPED WITH A PRESSURE LIMITING VALVE Hydraulic suspension damper comprising a damper piston sliding in an inner tube (2), which moves when the damper is compressed in one direction axial called forward direction, the shock absorber piston being extended by a stop piston (10) returning at the end of the shock absorber's stroke into a stop chamber (16) equipped with bores (18), forcing the fluid out of this stop chamber (16) for braking the end of stroke, the stop chamber (16) comprising a lateral bore (44) arranged after a predefined stroke (C0) of the stop piston (10) in the stop chamber (16) ), equipped with a valve (34) for limiting the pressure in this stop chamber (16). Figure for the abstract: Figure 3
Description
La présente invention concerne un amortisseur hydraulique disposant d’une butée de fin de course, ainsi qu’un véhicule automobile équipé de ce type d’amortisseur.The present invention relates to a hydraulic shock absorber having an end stop, as well as a motor vehicle equipped with this type of shock absorber.
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 cette suspension. En particulier l’amortisseur peut comporter une butée hydraulique de fin de course, qui freine fortement le mouvement avant la fin de course pour éviter un choc sur une butée rigide.Motor vehicles generally comprise for each wheel a suspension comprising a suspension spring, and a hydraulic telescopic shock absorber which slows down the movements of this suspension. In particular, the shock absorber may include a hydraulic end-of-travel stop, which strongly brakes the movement before the end of travel to avoid impact on a rigid stop.
Un type de butée hydraulique de fin de course réglable connu, présenté notamment par le document US-A-3207270, comporte une tige recevant une poussée axiale d’un mouvement à freiner, entraînant un piston coulissant dans un cylindre présentant une série de perçages répartis sur la longueur. Un système de commande manuelle disposé à l’extérieur du cylindre, permet de régler la fermeture de ces perçages afin d’ajuster le niveau de freinage de la butée.A type of known adjustable hydraulic limit stop, presented in particular by document US-A-3207270, comprises a rod receiving an axial thrust from a movement to be braked, driving a piston sliding in a cylinder having a series of holes distributed on the length. A manual control system located outside the cylinder makes it possible to adjust the closure of these holes in order to adjust the level of braking of the stop.
Toutefois le réglage de ce type de butée ne comporte aucun automatisme permettant de s’adapter à différentes charges.However, the adjustment of this type of stop does not include any automatic mechanism allowing it to adapt to different loads.
Un autre type de butée connu pour un amortisseur de suspension de véhicule, présenté notamment par le document FR-A1-3050000, comporte une tige de vérin comprenant à son extrémité inférieure un piston d’amortissement pour réaliser l’amortissement principal, se prolongeant vers le bas par une chemise qui en fin de course de compression vient s’ajuster autour d’un tube intérieur de butée.Another type of known stop for a vehicle suspension shock absorber, presented in particular by the document FR-A1-3050000, comprises a cylinder rod comprising at its lower end a damping piston for carrying out the main damping, extending towards the bottom by a sleeve which, at the end of the compression stroke, is adjusted around an internal stop tube.
La chemise comporte une série de perçages répartis axialement, qui sont fermés les uns après les autres lors de l’introduction du tube dans cette chemise afin de freiner de plus en plus fortement le transfert de fluide venant de la chambre extérieure formée autour de la chemise, vers la chambre en avant du piston à l’intérieur du tube. On obtient un freinage de plus en plus élevé de la fin de course de compression de l’amortisseur.The sleeve comprises a series of holes distributed axially, which are closed one after the other during the introduction of the tube into this sleeve in order to slow down more and more strongly the transfer of fluid coming from the outer chamber formed around the sleeve. , to the chamber in front of the piston inside the tube. We obtain a higher and higher braking of the end of compression stroke of the shock absorber.
Un ressort de poussée disposé en dessous du piston principal, vient un peu avant la fin de course de l’amortisseur presser sur un boisseau coulissant axialement dans le tube de butée qui comporte des perçages additionnels à différentes hauteurs.A thrust spring placed below the main piston, comes a little before the end of the shock absorber stroke to press on an axially sliding valve in the stop tube which has additional holes at different heights.
Une chambre de contrôle disposée dans le tube de butée en dessous du boisseau, comporte un passage limité de fluide vers l’extérieur afin de freiner le mouvement de descente de ce boisseau sous l’effet du ressort de poussée, et le mouvement de remontée de ce boisseau sous l’effet d’un ressort de rappel.A control chamber arranged in the stop tube below the plug, has a limited outward passage of fluid in order to slow down the downward movement of this plug under the effect of the thrust spring, and the upward movement of the this bushel under the effect of a return spring.
De cette manière un appui rapide du ressort de poussée sur le boisseau, lors d’un débattement important de la suspension réalisé de manière occasionnelle pour un véhicule peu chargé, ne descend pas le boisseau freiné par le fluide de la chambre de contrôle, présentant une dynamique lente. Les perçages du tube de butée restent ouverts, donnant une grande souplesse à la butée de fin de course ce qui apporte un confort élevé.In this way, rapid pressing of the thrust spring on the slider, during significant suspension travel carried out occasionally for a lightly loaded vehicle, does not lower the slider, braked by the fluid in the control chamber, presenting a slow dynamics. The holes in the stop tube remain open, giving great flexibility to the end stop which provides high comfort.
Un appui fréquent du ressort de poussée sur le boisseau avec un véhicule chargé, finit par descendre le boisseau qui ferme des perçages du tube de butée en durcissant plus fortement la butée de fin de course. On obtient une sécurité en évitant un talonnement de la suspension pour ce véhicule chargé.Frequent pressing of the thrust spring on the valve with a loaded vehicle ends up lowering the valve which closes the holes in the stop tube by hardening the limit stop more strongly. Safety is obtained by avoiding bottoming out of the suspension for this loaded vehicle.
Toutefois ce type de butée comprenant un boisseau réglable commandé par la pression du ressort de poussée peut poser des problèmes, en particulier dans le cas d’un véhicule peu chargé qui n’a pas déplacé le boisseau, pour les déplacements de petite amplitude restant au début de la butée de fin de course, avec une vitesse élevée.However, this type of stop comprising an adjustable plug controlled by the pressure of the thrust spring can pose problems, in particular in the case of a lightly loaded vehicle which has not moved the plug, for small amplitude displacements remaining at the beginning of the end stop, with high speed.
Ce cas se produit notamment lors de l’arrivée sur un bossage transversal de la route formant un ralentisseur. On obtient alors un effort de freinage important qui dégrade le confort.This case occurs in particular when arriving on a transverse bump in the road forming a speed bump. A significant braking force is then obtained which degrades comfort.
De plus le système de boisseau avec son ressort est relativement complexe à réaliser, ce qui entraîne des coûts.In addition, the valve system with its spring is relatively complex to produce, which entails costs.
La présente invention a notamment pour but d’éviter ces inconvénients de la technique antérieure.The object of the present invention is in particular to avoid these drawbacks of the prior art.
Elle propose à cet effet un amortisseur hydraulique de suspension comportant un piston d’amortisseur coulissant dans un tube intérieur, qui se déplace lors d’une compression de l’amortisseur dans une direction axiale appelée direction avant, le piston d'amortisseur se prolongeant par un piston de butée rentrant en fin de course de l’amortisseur dans une chambre de butée équipée de perçages, en refoulant le fluide hors de cette chambre de butée pour freiner la fin de course, cet amortisseur étant remarquable en ce que la chambre de butée comporte un perçage latéral disposé après une course prédéfinie du piston de butée dans la chambre de butée, équipé d’un clapet de limitation de la pression dans cette chambre de butée.It proposes for this purpose a hydraulic suspension damper comprising a damper piston sliding in an inner tube, which moves during compression of the damper in an axial direction called the forward direction, the damper piston extending by a stop piston returning at the end of the stroke of the shock absorber into a stop chamber equipped with bores, by pushing the fluid out of this stop chamber to brake the end of the stroke, this shock absorber being remarkable in that the stop chamber comprises a lateral bore arranged after a predefined stroke of the stop piston in the stop chamber, equipped with a valve for limiting the pressure in this stop chamber.
Un avantage de cet amortisseur est que pour un véhicule peu chargé, lors des petits déplacements au début de la butée de fin de course avec des vitesses élevées le clapet s’ouvre en limitant la pression dans la chambre de butée. Une fois le perçage dépassé le clapet est neutralisé, la butée de fin de course fonctionne normalement.An advantage of this shock absorber is that for a lightly loaded vehicle, during small movements at the start of the end stop at high speeds the valve opens, limiting the pressure in the stop chamber. Once the hole has been passed, the valve is neutralized, the limit stop works normally.
Pour les déplacements de grande amplitude avec une vitesse moins élevée, la pression ne monte pas trop au début de la fin de course, le clapet ne s’ouvre pas et la butée fonctionne normalement. On obtient de manière simple et économique une auto-adaptation automatique de la butée de fin de course qui assure le confort.For large amplitude movements with a lower speed, the pressure does not rise too much at the start of the end of travel, the valve does not open and the stop works normally. An automatic self-adaption of the limit stop is obtained in a simple and economical way, which ensures comfort.
L’amortisseur hydraulique selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.The hydraulic damper according to the invention may further comprise one or more of the following characteristics, which may be combined with each other.
Avantageusement, le clapet comporte une bille poussée par un ressort de tarage pour fermer le perçage latéral.Advantageously, the valve includes a ball pushed by a calibration spring to close the side hole.
Dans ce cas, avantageusement, le clapet comporte une douille réalisant un guidage extérieur de la bille et du ressort de tarage.In this case, advantageously, the valve comprises a sleeve performing an external guide of the ball and of the calibration spring.
En particulier, le piston de butée peut être un piston annulaire comprenant les perçages, s’ajustant autour d’un tube de butée en fermant la chambre de butée disposée autour de ce tube de butée.In particular, the stopper piston can be an annular piston comprising the bores, fitting around a stopper tube by closing the stopper chamber arranged around this stopper tube.
Dans ce cas, avantageusement le clapet est fixé à l’intérieur du tube de butée.In this case, advantageously the valve is fixed inside the stop tube.
En particulier, la douille du clapet peut être fixée à l’intérieur d’un support tubulaire ajusté dans le tube de butée.In particular, the valve sleeve can be fixed inside a tubular support fitted in the stop tube.
Avantageusement, la course prédéfinie est comprise entre 15 et 25mm.Advantageously, the predefined stroke is between 15 and 25mm.
Avantageusement, l’amortisseur comporte un ressort de tarage du clapet correspondant à une pression d’ouverture de ce clapet donnant une force de freinage du piston de butée comprise entre 200 et 400daN.Advantageously, the shock absorber comprises a valve calibration spring corresponding to an opening pressure of this valve giving a braking force of the stop piston of between 200 and 400daN.
Avantageusement, l’amortisseur comporte un ressort de tarage du clapet correspondant à une pression d’ouverture de ce clapet donnée par une vitesse minimum de compression comprise entre 1,5 et 2,5m/s.Advantageously, the damper comprises a valve calibration spring corresponding to an opening pressure of this valve given by a minimum compression speed of between 1.5 and 2.5 m/s.
L’invention a aussi pour objet un véhicule automobile comprenant des amortisseurs de suspension comportant l’une quelconque des caractéristiques précédentes.The invention also relates to a motor vehicle comprising suspension shock absorbers comprising any one of the preceding characteristics.
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, en référence aux dessins annexés dans lesquels :The invention will be better understood and other characteristics and advantages will appear more clearly on reading the description below given by way of example, with reference to the appended drawings in which:
La figure 1 présente un amortisseur télescopique travaillant en compression suivant un axe principal, vers un côté appelé avant par convention, indiqué par la flèche AV.Figure 1 shows a telescopic shock absorber working in compression along a main axis, towards a side called front by convention, indicated by the arrow AV.
L’amortisseur comporte un tube intérieur cylindrique 2, contenant un piston 4 fixé à l’extrémité d’une tige d’amortisseur 20, coulissant axialement dans ce corps avec une étanchéité pour délimiter une chambre avant 6 et une chambre arrière 22.The shock absorber comprises a cylindrical inner tube 2, containing a piston 4 fixed to the end of a shock absorber rod 20, sliding axially in this body with a seal to delimit a front chamber 6 and a rear chamber 22.
Le piston 4 comporte des passages réduits du fluide 8 entre la chambre avant 6 et la chambre arrière 22, qui freinent son mouvement en fonction de la direction et de la vitesse de passage du fluide liée à la vitesse de la tige d’amortisseur 20.The piston 4 has reduced passages of the fluid 8 between the front chamber 6 and the rear chamber 22, which slow down its movement depending on the direction and the speed of passage of the fluid linked to the speed of the shock absorber rod 20.
Une chambre de compensation forme un volume annulaire disposé entre le tube intérieur 2 et une enveloppe extérieure non représentée, contenant un gaz sous pression, recevant le fluide refoulé par le volume déplacé lors de l’entrée de la tige d’amortisseur 20 dans l’amortisseur lors d’un travail en compression.A compensation chamber forms an annular volume arranged between the inner tube 2 and an outer casing, not shown, containing a pressurized gas, receiving the fluid discharged by the volume displaced when the damper rod 20 enters the shock absorber when working in compression.
Le piston 4 se prolonge du côté avant par une chemise circulaire 10 qui avant la fin de course s’ajuste autour d’un tube de butée de fin de course 12, en fermant une chambre extérieure annulaire de butée 16 formée autour de ce tube. Le tube de butée 12 définissant à l’intérieur une chambre intérieure 26, est fixé par son extrémité avant à un couvercle 14 fermant l’extrémité avant du tube intérieur 2.The piston 4 is extended from the front side by a circular sleeve 10 which before the end of stroke fits around an end of stroke stop tube 12, closing an annular outer stop chamber 16 formed around this tube. The abutment tube 12 defining inside an inner chamber 26, is fixed by its front end to a cover 14 closing the front end of the inner tube 2.
La chemise 10 comporte un bossage annulaire extérieur 24 assurant son guidage dans le tube intérieur 2, et une série de perçages radiaux 18 alignés axialement, qui présentent en direction de l’avant un diamètre de plus en plus grand.The sleeve 10 comprises an outer annular boss 24 ensuring its guidance in the inner tube 2, and a series of radial holes 18 aligned axially, which present in the direction of the front an increasingly large diameter.
La figure 2 présente l’avance de la chemise 10 dans la chambre extérieure de butée 16 autour du tube de butée 12, le fluide de cette chambre extérieure étant 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 le volume arrière 22 du piston 4 par ses passages réduits 8.Figure 2 shows the advance of the sleeve 10 in the outer abutment chamber 16 around the abutment tube 12, the fluid of this outer chamber being pushed back to the inner chamber 26 by the bores 18 of calibrated section to achieve progressive braking the advance of the rod of the shock absorber 20. The fluid then passes from the inner chamber 26 to the rear volume 22 of the piston 4 through its reduced passages 8.
Parallèlement 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 de la chambre de butée 16 vers la chambre intérieure 26, et augmente la force de freinage qui devient très importante près de la fin de course.At the same time, depending on the advance of the rod 20, the bores 18 of the sleeve 10 gradually close, which increasingly reduces the total fluid passage section from the abutment chamber 16 to the inner chamber 26, and increases the braking force which becomes very important near the end of the race.
On obtient un freinage progressif de plus en plus important de la tige de l’amortisseur 20, que l’on détermine en ajustant les diamètres et les positions des perçages 18 de la chemise 10.We obtain an increasingly important progressive braking of the rod of the shock absorber 20, which is determined by adjusting the diameters and the positions of the holes 18 of the sleeve 10.
La figure 3 présente un clapet 34 fixé à l’intérieur d’un support tubulaire 30 ajusté dans le tube de butée 12, et calé axialement par un épaulement arrière 32 prenant appui sur l’extrémité arrière de ce tube de butée.Figure 3 shows a valve 34 fixed inside a tubular support 30 fitted in the abutment tube 12, and wedged axially by a rear shoulder 32 resting on the rear end of this abutment tube.
Le clapet 34 comporte successivement en partant radialement de l’extérieur, un perçage radial 44 traversant à la fois le tube de butée 12 et le support tubulaire 30, une bille 36, puis un ressort hélicoïdal de tarage travaillant en compression 38, pressant sur cette bille vers l’extérieur pour fermer le perçage radial.The valve 34 comprises successively, starting radially from the outside, a radial bore 44 passing through both the abutment tube 12 and the tubular support 30, a ball 36, then a helical calibration spring working in compression 38, pressing on this ball outwards to close the radial bore.
Une douille 40 fixée radialement dans le support tubulaire 30, formant un guidage du ressort 38 et de la bille 36, comporte vers le centre de l’amortisseur un épaulement intérieur comprenant un perçage central 42, qui retient l’extrémité de ce ressort pour lui permettre d’appliquer la pression sur la bille 36.A sleeve 40 fixed radially in the tubular support 30, forming a guide for the spring 38 and the ball 36, has towards the center of the shock absorber an internal shoulder comprising a central bore 42, which retains the end of this spring for itself. allow pressure to be applied to the ball 36.
Avant la course prédéfinie C0 le déplacement de la chemise 10 autour du tube de butée 12 laisse le perçage radial 44 ouvert, le clapet 34 peut fonctionner en décharge quand la pression dans la chambre de butée 16 dépasse un seuil permettant de reculer la bille 36 en comprimant le ressort de tarage 38.Before the predefined stroke C0, the movement of the sleeve 10 around the abutment tube 12 leaves the radial bore 44 open, the valve 34 can operate in relief when the pressure in the abutment chamber 16 exceeds a threshold allowing the ball 36 to move back in compressing the calibration spring 38.
Après la course prédéfinie C0 la chemise 10 dépasse le perçage radial 44 en le fermant, le fonctionnement de la butée de fin de course ne dépend plus du clapet 34.After the predefined stroke C0 the sleeve 10 exceeds the radial bore 44 by closing it, the operation of the end stop no longer depends on the valve 34.
La figure 4 présente la force F de freinage de la butée d’attaque exprimée en daN sur l’axe vertical, en fonction de la course C exprimée en mm à partir du début de la butée de fin de course, pour différentes vitesses de déplacement du piston 4 exprimées en m/s. La course prédéfinie C0 est de 20mm.Figure 4 shows the braking force F of the attack stop expressed in daN on the vertical axis, as a function of the stroke C expressed in mm from the start of the end stop, for different travel speeds of the piston 4 expressed in m/s. The predefined stroke C0 is 20mm.
En particulier pour une petite vitesse de 0,1m/s, la force F est très faible jusqu’à environ 35mm de course de la butée, puis monte ensuite à environ 200daN. A l’inverse pour une grande vitesse de 5m/s, la force F monte rapidement pour atteindre 500daN à 20mm, puis termine à environ 700daN.
Au-dessus d’une valeur de vitesse comprise entre 1,5 et 2,5m/s, et pour une course de 20mm, la force F dépasse 300daN ce qui est inconfortable. On obtient cet état par exemple lors de l’arrivée sur un ralentisseur formant un bossage sur la route, qui donne une grande vitesse de compression de l’amortisseur avec un faible déplacement.In particular for a low speed of 0.1m/s, the force F is very low up to around 35mm of travel from the stop, then rises to around 200daN. Conversely for a high speed of 5m/s, the force F rises rapidly to reach 500daN at 20mm, then ends at around 700daN.
Above a speed value between 1.5 and 2.5m/s, and for a stroke of 20mm, the force F exceeds 300daN which is uncomfortable. This state is obtained for example when arriving at a retarder forming a bump on the road, which gives a high speed of compression of the shock absorber with a small displacement.
Dans ce cas au-dessus de la force minimum F0 de 300daN, la pression dans la chambre de butée 16 est suffisamment importante pour ouvrir le clapet 34 en comprimant le ressort 38. On obtient une correction de courbe 50 qui limite la force F à 300daN jusqu’à la course prédéfinie C0. Après cette course prédéfinie C0 la chemise 10 ferme le perçage 44 du clapet 34, les courbes reprennent leurs formes normales.In this case, above the minimum force F0 of 300daN, the pressure in the stop chamber 16 is high enough to open the valve 34 by compressing the spring 38. A curve correction 50 is obtained which limits the force F to 300daN up to the predefined stroke C0. After this predefined stroke C0 the sleeve 10 closes the bore 44 of the valve 34, the curves resume their normal shapes.
En variante on peut disposer le clapet de limitation de pression 34 sur d’autres types de butée de fin de course, comprenant par exemple un piston de butée rentrant dans un tube de butée équipé de perçages, pour réaliser le freinage de fin de course de ce piston de butée.As a variant, the pressure limiting valve 34 can be placed on other types of end-of-travel stopper, comprising for example a stopper piston entering a stopper tube equipped with holes, to perform the end-of-travel braking of this stop piston.
On obtient de manière simple, efficace et économique, avec un simple clapet 34 comprenant très peu de composants, un évitement de la zone de fonctionnement inconfortable 52 limitée par un maximum de course prédéfinie C0, et un minimum de force F0 compris notamment entre 200 et 400daN.In a simple, efficient and economical manner, with a simple valve 34 comprising very few components, avoidance of the uncomfortable operating zone 52 limited by a maximum predefined stroke C0, and a minimum force F0 comprised in particular between 200 and 400daN.
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