FR3122714A1 - Systeme de butee hydraulique comprenant une bague comportant des moyens d’obstacle a l’ecoulement dans une chambre de compensation - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système de butée hydraulique pour amortisseur comprenant un piston comportant une tige de piston dans un tube interne (TI) d’amortisseur, une chambre de compression (C2), un plancher (P) à une extrémité de la chambre de compression (C2), un tube externe (TE) disposé autour du tube interne (TI) délimitant une chambre de compensation (C3), et une chambre d’alimentation (CA) en fluide de travail en regard du plancher (P), en communication fluidique avec la chambre de compensation (C3). Selon l’invention, le système de butée hydraulique comprend une bague (A) disposée dans la chambre de compensation (C3) et sensiblement éloignée du plancher (P), la bague (A) comportant des moyens d’obstacle au moins partiel (OT, OC) à l’écoulement dans la chambre de compensation (C3) dans un seul sens. L’invention porte en outre sur un amortisseur et un véhicule comprenant un tel système de butée hydraulique. Fig. 6
Description
La présente invention concerne notamment le domaine de la liaison au sol, en particulier les suspensions équipées de butées hydrauliques (dites DBH).
Une butée hydraulique est assimilable à un amortissement dont l’effort est proportionnel à la vitesse de débattement. De plus, à vitesse égale, on pourra moduler l’augmentation d’effort en fonction du débattement : c’est ce point qui différencie une butée hydraulique d’un amortisseur conventionnel.
En analysant des courbes de vitesse sur un graphe de l’effort par rapport au déplacement en , d’un amortisseur équipé de butées hydrauliques pour des déplacements d’amplitudes fixes et de vitesses croissantes, on constate les caractéristiques suivantes :
- à partir d’un point de contact donné (c’est-à-dire le point de départ d’assiette), à -20mm par exemple, la butée hydraulique intégrée à l’amortisseur fait augmenter l’effort ;
- on voit que l’augmentation d’effort dépend de la vitesse : pour une assiette donnée (c’est-à-dire la partie convexe vers le haut de la courbe de vitesse), l’effort augmente avec la vitesse ;
- on voit également que cette relation entre vitesse et effort varie avec l’assiette : en effet, pour une même vitesse, l’effort change entre deux assiettes différentes, ce qui n’est pas le cas sur les autres portions des courbes. Cette relation entre effort hydraulique à vitesse donnée et assiette de vitesse est notée loi de butée.
- à partir d’un point de contact donné (c’est-à-dire le point de départ d’assiette), à -20mm par exemple, la butée hydraulique intégrée à l’amortisseur fait augmenter l’effort ;
- on voit que l’augmentation d’effort dépend de la vitesse : pour une assiette donnée (c’est-à-dire la partie convexe vers le haut de la courbe de vitesse), l’effort augmente avec la vitesse ;
- on voit également que cette relation entre vitesse et effort varie avec l’assiette : en effet, pour une même vitesse, l’effort change entre deux assiettes différentes, ce qui n’est pas le cas sur les autres portions des courbes. Cette relation entre effort hydraulique à vitesse donnée et assiette de vitesse est notée loi de butée.
La loi de fonctionnement d’une butée hydraulique se décrit donc à l’aide d’une matrice Effort/Vitesse/Déplacement.
Un premier objectif de l’invention est de rendre cette loi dépendante de la position moyenne du piston, qui est une image de la charge appliquée sur un train donné.
On détaille en , un principe de réalisation connu de butée qui sert de base au concept. Dans cette architecture particulière, une chemise de butée C0est liée au piston d’amortisseur, et un piston de butée Pbuest fixé au fond du tube d’amortisseur. Lors du coiffage de la chemise de butée C0sur le piston de butée Pbu, le fluide monte en pression dans la chambre annulaire dans la chemise C0et génère un débit forcé au travers de gicleurs G réalisés dans la chemise C0.
En fonction de la position de la chemise C0sur le piston de butée Pbu, les gicleurs G sont progressivement obturés, générant une variation de section en fonction de l’assiette.
La loi hydraulique est donc fixée par la section et la répartition des gicleurs G le long de la chemise C0.
Fonctionnellement, on définit la loi de butée en fonction de la configuration et du typage du véhicule cible. Cette mise au point résulte toujours de compromis multiples : l’un des plus dimensionnants est l’adaptation à la charge du véhicule, notamment sur un train arrière dont la variation de charge est très élevée :
- Plus le véhicule est lourd, plus les efforts de la loi de butée devront être élevés pour maîtriser efficacement les mouvements de caisse. La loi est donc calibrée de telle manière que les chargements les plus importants puissent être gérés, c’est donc le cas en charge qui est dimensionnant. Cependant une loi de butée trop stricte au regard de la masse du véhicule a tendance à générer de l’inconfort ;
- Plus un véhicule est chargé, plus son assiette de roulage est basse. De fait le point de contact de la butée se rapproche de l’assiette de roulage, et augmente les occurrences de travail de la butée hydraulique. Il serait très avantageux de pouvoir faire reculer le point de contact de la butée pour un véhicule chargé, c’est-à-dire adapter la loi de butée en début de course en charge pour assouplir son comportement.
- Plus le véhicule est lourd, plus les efforts de la loi de butée devront être élevés pour maîtriser efficacement les mouvements de caisse. La loi est donc calibrée de telle manière que les chargements les plus importants puissent être gérés, c’est donc le cas en charge qui est dimensionnant. Cependant une loi de butée trop stricte au regard de la masse du véhicule a tendance à générer de l’inconfort ;
- Plus un véhicule est chargé, plus son assiette de roulage est basse. De fait le point de contact de la butée se rapproche de l’assiette de roulage, et augmente les occurrences de travail de la butée hydraulique. Il serait très avantageux de pouvoir faire reculer le point de contact de la butée pour un véhicule chargé, c’est-à-dire adapter la loi de butée en début de course en charge pour assouplir son comportement.
Dans la définition actuelle la butée hydraulique intervient tôt quand le véhicule est chargé (référence) mais intervient tard quand le véhicule est à vide (conducteur seul) où la course avant activation de la butée hydraulique est très importante.
Ainsi, un deuxième objectif est de proposer un système permettant de s’adapter au chargement du véhicule, et intervenant différemment lorsque le véhicule est chargé de lorsqu’il est vide.
Par ailleurs, un tel dispositif nécessite, par rapport à un amortisseur sans butée hydraulique, d’ajouter deux composants :
- la chemise de butée C0qui comprend les trous de gicleurs G et définit la loi d’amortissement ajoutée en fin de course ;
- le piston de butée Pbuqui vient obturer les trous de gicleurs G au fur et à mesure de l’enfoncement de la chemise C0.
- la chemise de butée C0qui comprend les trous de gicleurs G et définit la loi d’amortissement ajoutée en fin de course ;
- le piston de butée Pbuqui vient obturer les trous de gicleurs G au fur et à mesure de l’enfoncement de la chemise C0.
En outre, ce dispositif réduit aussi fortement la course d’attaque par rapport à un amortisseur classique, par l’encombrement de la butée (hauteur) en phase de compression maximale (longueur du piston de butée Pbu).
Ainsi, un troisième objectif est de limiter le nombre de composants séparés à assembler.
Pour atteindre ces objectifs, l’invention concerne un système de butée hydraulique pour amortisseur comprenant un piston comportant une tige de piston dans une chambre de détente d’un tube interne d’amortisseur, une extrémité de travail délimitant une chambre de compression, un plancher à une extrémité de la chambre de compression opposée à l’extrémité de travail du piston, un tube externe disposé autour du tube interne délimitant une chambre de compensation entre le tube externe et le tube interne, et une chambre d’alimentation en fluide de travail en regard du plancher, en communication fluidique avec la chambre de compensation, caractérisé en ce que le système de butée hydraulique comprend une bague disposée dans la chambre de compensation et sensiblement éloignée du plancher, la bague comportant des moyens d’obstacle au moins partiel à l’écoulement dans la chambre de compensation dans un seul sens.
Avantageusement, l’invention permet d’avoir une butée hydraulique permettant d’utiliser moins de composants, en particulier d’éviter d’avoir à utiliser un piston de butée Pbuassocié à une chemise de butée C0.
En outre, en disposant la bague à une certaine distance calibrée du plancher on peut rendre la loi de fonctionnement de butée hydraulique dépendante de la position moyenne du piston. De plus, cela permet de récupérer de la course d’attaque.
Selon une variante, les moyens d’obstacle comprennent au moins un orifice à clapet équipé d’un clapet configuré pour être fermé en attaque et ouvert en détente. Avantageusement, cela permet d’augmenter l’effort du fluide en attaque et le réduire en détente. Ledit clapet forme une soupape de la chambre de compression.
Selon une variante, les moyens d’obstacle comprennent au moins un orifice traversant, ledit orifice traversant ayant un diamètre diminuant dans le sens du remplissage de la chambre de compensation. Cela permet d’avoir un obstacle partiel à l’écoulement en attaque.
Selon une variante, l’orifice traversant est de section sensiblement inférieure audit orifice à clapet. Cela permet d’avoir un effort significatif lorsque ledit clapet est fermé, l’orifice traversant formant un obstacle partiel à l’écoulement.
Selon une variante, ledit orifice à clapet comprend plusieurs orifices à une face en regard de la chambre d’alimentation et les orifices sont réunis sur une face en regard de la chambre de détente. Avantageusement cela permet d’élargir l’orifice à clapet dans le sens de la compression.
Selon une variante, les orifices réunis forment un orifice annulaire délimitant un espace pour ledit orifice traversant.
L’invention porte en outre sur un amortisseur comprenant un système de butée hydraulique selon l’invention.
Un autre objet de l’invention concerne un véhicule automobile comprenant un système de butée hydraulique selon l’invention.
L’invention concerne également une utilisation d’une bague comportant des moyens de d’obstacle à l’écoulement dans la chambre de compensation comme butée hydraulique d’attaque.
Selon les calibrations, la bague permet de s’adapter au chargement du véhicule, et le système de butée hydraulique intervient différemment lorsque le véhicule est chargé de lorsqu’il est vide.
L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles :
- illustre schématiquement des courbes de vitesse sur un graphe de l’effort par rapport au déplacement pour un amortisseur selon l’art antérieur ;
- illustre schématiquement une vue en coupe de l’amortisseur selon l’art antérieur en attaque ;
- illustre schématiquement une vue en coupe d’un amortisseur selon un mode de réalisation préféré de l’invention en début d’attaque ;
- illustre schématiquement une vue en coupe de l’amortisseur de la en milieu d’attaque ;
- illustre schématiquement une vue en coupe de l’amortisseur des figures 3 et 4 en fin d’attaque ;
- illustre schématiquement une vue isométrique d’une face supérieure d’une bague d’un système selon le mode de réalisation préféré vue par transparence dans un amortisseur ;
- illustre schématiquement une vue dans l’espace d’une face inférieure de la bague de la ; et
- illustre schématiquement un fonctionnement du système de butée hydraulique selon le mode de réalisation préféré en attaque à droite et en détente à gauche.
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L’invention porte sur un système de butée hydraulique pour amortisseur. Ce système de buttée est illustré à partir de la .
L’amortisseur comprend un piston comportant une tige de piston CP dans une chambre de détente C1 (ou chambre haute) d’un tube interne TI d’amortisseur.
L’amortisseur comprend en outre une extrémité de travail ET délimitant une chambre de compression C2 (ou chambre basse) et un plancher P. Le plancher P est disposé à une extrémité de la chambre de compression C2 opposée à l’extrémité de travail ET du piston.
L’amortisseur comprend en outre un tube externe TE disposé autour du tube interne TI. Le tube externe TE et le tube interne TI délimitent une chambre de compensation C3 entre eux.
L’amortisseur comprend en outre une chambre d’alimentation CA en fluide de travail FT en regard du plancher P. La chambre d’alimentation CA est en communication fluidique avec la chambre de compensation C3.
Selon l’invention, le système de butée hydraulique comprend au moins une bague A disposée dans la chambre de compensation C3 et sensiblement éloignée du plancher P, la bague (A) comportant des moyens d’obstacle au moins partiel OT, OC à l’écoulement dans la chambre de compensation C3 dans un seul sens. Ces moyens sont visibles sur la . En référence aux figures, la bague A est sensiblement au-dessus du plancher P. Les moyens d’obstacle induisent un obstacle à l’écoulement dans la chambre de compensation C3 en attaque.
En particulier, les moyens d’obstacle comprennent au moins un orifice à clapet OC équipé d’un clapet C configuré pour être fermé en attaque et ouvert en détente. En outre, les moyens d’obstacle comprennent au moins un orifice traversant OT ayant un diamètre qui diminue dans le sens du remplissage de la chambre de compensation C3. On peut envisager d’avoir plusieurs clapets dans le cadre de l’invention.
Dans la variante illustrée, l’orifice traversant OT est circulaire et de section sensiblement inférieure audit orifice à clapets.
Dans la variante illustrée, ledit orifice à clapet OC comprend plusieurs orifices OC1 à une face en regard de la chambre d’alimentation CA et les orifices OC1 sont réunis sur une face en regard de la chambre de détente C1.
De préférence, les orifices OC1 réunis forment un orifice annulaire OC2 s’étendant sur toute la face supérieure de la bague A. Ainsi, il y a dans la variante préférée un seul clapet C annulaire au niveau de l’orifice OC2. En particulier, des portions de l’orifice annulaire OC2 sont repliées avec une concavité, ici externe, pour délimiter un espace pour ledit orifice traversant OT.
L’invention permet de réaliser une butée d’attaque hydraulique en ajoutant un complément d’effort en fin de course d’amortisseur, en générant en plus de l’amortissement principal un amortisseur secondaire dans la chambre de compensation C3 à partir d’une course donnée, en comparaison avec un système analogue avec des perçages mettant en relation la chambre de compression avec la chambre de compensation, et la chambre de détente avec la chambre de compensation. Un tel système analogue ne fonctionnerait que comme un limiteur de pression, et ce quel que soit la course.
L’invention permet de gagner en course d’amortisseur par la butée hydraulique de manière avantageuse en comparaison à un système analogue avec des clapets dans le plancher qui pourraient pénaliser la course.
L’invention concerne une utilisation de l’huile dans une chambre de compensation C3 pour réaliser une augmentation de l’effort en fonction de la course comme pour la butée hydraulique classique, sur un amortisseur bitube.
On ajoute une restriction qui n’est atteinte par l’huile que lorsque le piston est suffisamment enfoncé, quand le piston est plus haut la restriction est dans le gaz, ce qui ne rajoute pas ou peu d’effort.
En principe, cette chambre de compensation C3 reçoit le fluide excédentaire FT dans les chambres principales en raison du volume de tige qui occupe de l’espace dans la chambre haute C1. Ceci a pour conséquence d’avoir des volumes déplacés entre la chambre haute C1 et la chambre basse C2 différents en raison du volume de cette tige CP. La différence de volume est récupérée (compression) ou restituée (détente) dans la chambre de compensation C3.
L’invention dans sa conception permet de réduire le nombre des composants. En supprimant les deux composants principaux de l’art antérieur, on récupère aussi de la course d’attaque.
La butée de l’art antérieur est de préférence supprimée et sa fonction est transférée entre les parois des tubes externe TE et interne TI, dans la chambre de compensation C3.
Nous proposons d’utiliser ce déplacement de fluide dans la chambre de compensation C3 pour réaliser une butée hydraulique en imposant au fluide FT de passer dans une restriction en attaque, et librement en détente.
L’avantage d’utiliser la chambre de compensation C3 pour créer l’effort de butée hydraulique est de libérer le volume dans la chambre principale basse C2 (attaque) car dans cette configuration elle réduit (d’environ 60mm) la course d’attaque de l’amortisseur de la hauteur totale de cette butée.
Dans la chambre de compensation C3, tant que le fluide FT n’a pas atteint le niveau de la restriction, il n’y a pas d’effort seul du gaz traverse la restriction, ce qui ne génère pas ou peu d’effort.
Les étapes sont les suivantes :
- En détente le fluide FT est au niveau le plus bas dans la chambre de compensation C3, la butée hydraulique selon l’invention n’est pas active. Elle est traversée uniquement par le gaz et ne génère pas ou peu d’effort, la fonction compensation demeure active ;
- En début de phase de compression le fluide FT commence à remplir la chambre de compensation C3 tout en étant en dessous du niveau de la butée hydraulique. Dans cette phase aussi aucun effort n’est généré la butée est seulement traversée par le gaz ;
- En phase de compression avancée, le niveau du fluide FT dans la chambre de compensation FT atteint la butée hydraulique, c’est le début de l’ajout d’amortissement ;
- En phase finale de compression, le fluide FT est complètement dans la butée, l’effort généré est maximal.
- En détente le fluide FT est au niveau le plus bas dans la chambre de compensation C3, la butée hydraulique selon l’invention n’est pas active. Elle est traversée uniquement par le gaz et ne génère pas ou peu d’effort, la fonction compensation demeure active ;
- En début de phase de compression le fluide FT commence à remplir la chambre de compensation C3 tout en étant en dessous du niveau de la butée hydraulique. Dans cette phase aussi aucun effort n’est généré la butée est seulement traversée par le gaz ;
- En phase de compression avancée, le niveau du fluide FT dans la chambre de compensation FT atteint la butée hydraulique, c’est le début de l’ajout d’amortissement ;
- En phase finale de compression, le fluide FT est complètement dans la butée, l’effort généré est maximal.
En détente, la butée ne génère pas d’effort (ou peu). Pour cela, la bague A est conçue pour avoir lesdits canaux d’orifice traversants OT de diamètre diminuant dans le sens du remplissage, et des canaux d’orifice à clapet OC de gros diamètres fermés dans le sens de la compression et ouvert dans le sens de la détente.
L’invention porte également sur un amortisseur comprenant un système de butée hydraulique tel que décrit précédemment.
Un autre objet de l’invention concerne un véhicule automobile comprenant un système de butée hydraulique tel que décrit précédemment.
Claims (8)
- Système de butée hydraulique pour amortisseur comprenant un piston comportant une tige de piston (CP) dans une chambre de détente (C1) d’un tube interne (TI) d’amortisseur, une extrémité de travail (ET) délimitant une chambre de compression (C2), un plancher (P) à une extrémité de la chambre de compression (C2) opposée à l’extrémité de travail (ET) du piston, un tube externe (TE) disposé autour du tube interne (TI), délimitant une chambre de compensation (C3) entre le tube externe (TE) et le tube interne (TI), et une chambre d’alimentation (CA) en fluide de travail (FT) en regard du plancher (P), en communication fluidique avec la chambre de compensation (C3), caractérisé en ce que le système de butée hydraulique comprend une bague (A) disposée dans la chambre de compensation (C3) et sensiblement éloignée du plancher (P), la bague (A) comportant des moyens d’obstacle au moins partiel (OT, OC) à l’écoulement dans la chambre de compensation (C3) dans un seul sens.
- Système de butée hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d’obstacle comprennent au moins un orifice à clapet (OC) équipé d’un clapet (C) configuré pour être fermé en attaque et ouvert en détente.
- Système de butée hydraulique selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les moyens d’obstacle comprennent au moins un orifice traversant (OT), ledit orifice traversant (OT) ayant un diamètre diminuant dans le sens du remplissage de la chambre de compensation (C3).
- Système de butée hydraulique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’orifice traversant (OT) est de section sensiblement inférieure audit orifice à clapet (OC).
- Système de butée hydraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit orifice à clapet (OC) comprend plusieurs orifices (OC1) à une face en regard de la chambre d’alimentation (CA) et les orifices (OC1) sont réunis sur une face en regard de la chambre de détente (C1).
- Système de butée hydraulique selon les revendications 3 et 5, caractérisé en ce que les orifices réunis forment un orifice annulaire (OC2) délimitant un espace pour ledit orifice traversant (OT).
- Amortisseur comprenant un système de butée hydraulique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
- Véhicule automobile comprenant un système de butée hydraulique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
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2021
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