DISPOSITIF OLEOPNEUMATIQUE D'AMORTISSEMENT MODULABLE, AVEC POSSIBILITE DE REGLAGE.
La présente invention a trait à un nouveau dispositif oléopneumatique d'amortissement modulable, avec possibilité de réglage, pouvant être utilisé non seulement pour réaliser des suspensions de véhicules tels que automobiles, motos, cycles, mais également dans toutes les installations nécessitant l'utilisation d'un système d'amortissement tel que machine et outillage industriel agricole et de travaux publics, camions, remorques, engins de levage et de manutention, systèmes d'ouverture ou de fermeture.
Les dispositifs d'amortissement oléopneumatique sont bien connus et sont utilisés dans de nombreux secteurs techniques.
Les solutions proposées à ce jour sont cependant relativement complexes, très sensibles à l'usure, perdent rapidement leur efficacité et souvent, ne permettent d'obtenir un amortissement que dans une seule direction. Par ailleurs, l'intensité de l'amortissement est en général déterminée lors de la fabrication et il est difficile de réaliser un réglage individualisé en fonction des besoins et, à plus forte raison, de réaliser un tel réglage même pendant le fonctionnement.
Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, une solution simple, qui permet de résoudre ces problèmes, solution qui peut être utilisée soit seule soit être intégrée à des ensembles d'amortissement et/ou de suspension.
Les dispositifs oléopneumatiques d'amortissement sont, d'une manière générale, constitués par un ensemble destiné à être interposé entre un élément porteur et une partie à suspendre, et qui comporte essentiellement un cylindre rempli d'un liquide (huile par exemple), relié à l'élément porteur (ou à l'élément à suspendre), et à l'intérieur duquel peut se déplacer un piston dont la tige est reliée à l'élément porteur (ou à la partie à suspendre). Le piston comporte des ajuttages calibrés équipés de clapets, ce qui permet, lors des déplacements dudit piston, de freiner plus ou moins énergiquement les déplacements, par exemple les oscillations de la suspension. Par ailleurs, le cylindre renferme également un second piston dit "piston libre", qui permet de définir à l'intérieur du cylindre une chambre contenant un gaz sous pression (azote par exemple).
Comme indiqué précédemment, de tels amortisseurs oléopneumatiques sont de conception complexe, perdent leur qualité dès qu'apparaît un peu d'usure, et ne permettent pas toujours d'obtenir un amortissement efficace, et ce aussi bien dans la course aller que dans la course retour, ni un réglage pendant le fonctionnement. De plus, les amortisseurs actuels atténuent les vibrations, mais celles-ci restent toujours gênantes. Par ailleurs, les débattements provoqués par les défectuosités de la route sont mal absorbés.
Le dispositif selon l'invention permet de résoudre ces problèmes.
D'une manière générale, le dispositif selon l'invention comprend un corps ou cylindre rempli de liquide hydraulique (huile par exemple), auquel est associé un ensemble déplaçable sous l'action de contraintes extérieures et qui permet de provoquer une circulation du liquide hydraulique lors des déplacements relatifs entre ces deux parties, et il se caractérise en ce que:
- l'ensemble déplaçable est constitué par un piston mobile évidé dont l'action entraîne le liquide hydraulique, ce piston dont la périphérie coulisse contre la paroi interne du corps ou cylindre étant monté à l'extrémité d'une tige ou poussoir comportant un évidement longitudinal permettant de former un réservoir pour le liquide hydraulique, ledit évidement renfermant du côté opposé à son extrémité ouverte un élément dit "piston libre" séparant ledit liquide hydraulique d'une réserve de gaz ;
- la circulation du liquide lors du déplacement du piston/poussoir sous l'action d'une contrainte, s'effectue entre la chambre définie par la paroi interne du cylindre et l'évidement longitudinal du poussoir, au travers d'un canal de transfert à débit variable défini par la section interne du piston et la surface extérieure d'un élément "régulateur" constitué par une tige de section variable dont la base est associée au corps ou cylindre de l'ensemble, et dont le profil extérieur est tel que lors de l'interpénétration dudit régulateur dans l'évidement interne du piston permet de faire varier la section de l'espace annulaire que le liquide emprunte lors des déplacements relatifs du poussoir par rapport à l'ensemble du corps /régulateur, cette variation de section apportant un amortissement modulable par exemple progressif tout au long de la course, et ce aussi bien dans la course aller que dans la course retour;
- le piston libre permettant de compenser les écarts de volume dus au déplacement des éléments du dispositif.
Par ailleurs, conformément à l'invention, la chambre renfermant le gaz est équipée d'une valve, par exemple du type "valve pour chambre à air de bicyclette", permettant ainsi de régler à l'aide d'une pompe la souplesse de suspension souhaitée.
De plus l'effet d'amortissement peut être amélioré en disposant entre le piston et le fond du corps un "coussin" pneumatique ou élément équivalent tel qu'un bloc compressible.
Des moyens sont par ailleurs prévus pour éviter la rotation du poussoir à l'intérieur du corps, moyens constitués par exemple par une rainure sur la face externe du poussoir, dans laquelle coulisse un patin solidaire du corps, cette rainure délimitant la course.
La forme de la section du corps et du piston poussoir, peut être soit cylindrique, soit être autre, par exemple ovale, multipans, de manière à permettre la translation des parties mobiles tout en évitant leur rotation l'une par rapport à l'autre. Dans un tel cas, la course est limitée par une butée constituée par une pièce solidaire du corps, dont la partie haute est alors épaulée afin d'empêcher que le poussoir ne s'échappe de son logement.
L'invention et les avantages qu'elle apporte sera cependant mieux comprise grâce aux exemples de réalisation donnés ci-après à titre indicatif, mais non limitatif, et qui sont illustrés par les schémas annexés dans lesquels :
- la figure 1 illustre vue en coupe, la structure générale d'une forme préférentielle d'un dispositif d'amortissement oléopneumatique, progressif, à double effet, avec possibilité de réglage réalisé conformément à l'invention ;
- la figure 2 illustre l'application d'un tel dispositif comme élément amortisseur intégré dans la tige existante d'une selle de cycle ;
- la figure 3 illustre l'application d'un tel dispositif comme piston d'un amortisseur classique ;
- la figure 4 illustre une autre forme d'application d'un dispositif selon l'invention comme élément contacteur antidéflagrant intégré dans un système de sécurité ;
- les figures 5, 6 et 7 illustrent différentes variantes de régulateurs utilisables dans des dispositifs réalisés conformément à l'invention.
Si l'on se reporte aux schémas annexés, et plus particulièrement à la figure 1, le dispositif conforme à l'invention se compose donc essentiellement d'un corps (1) dans lequel coulisse une tige ou poussoir (2) solidaire d'un piston évidé (3), l'étanchéité étant avantageusement obtenue par un joint (12). Un régulateur (4) de forme appropriée à la courbe d'amortissement recherchée, limite progressivement le débit de liquide situé dans la réserve (10) du corps (1 ) à travers le canal de transfert (11) remplissant ou vidant la chambre (13), ce qui a pour effet d'agir sur le piston libre (17) qui fait varier le volume et la pression du gaz contenue dans la réserve (19). Une valve (18) permet de remplir ou de vider le gaz.
Dans cette forme de réalisation, le guidage en translation est obtenu par un patin (14) qui coulisse dans une rainure (16) du poussoir (2) évitant la rotation de l'ensemble : corps (1 ) et poussoir (2). Une vis (15) maintient le patin (14), qui détermine la course en translation et évite toute possibilité au poussoir de s'échapper du corps (1 ). Un conduit interne (6) permet le remplissage et /ou le vidage du liquide hydraulique sans démontage du dispositif. Un bouchon (8) permet d'obturer la sortie du canal (6). Un coussin amortisseur additionnel (9) est maintenu en position à l'intérieur du corps grâce à une rondelle (5). Un soufflet (20) évite les contacts avec les corps étrangers, poussières, eau ... . Un écrou (7) rend solidaire le régulateur (4) du corps (1). L'ensemble piston /poussoir (3)/ (2) et le régulateur (4) n'étant jamais en contact, il n'y a donc pas usure de ces pièces.
Un tel ensemble de conception particulièrement simple perme d'obtenir un amortissement progressif à double effet, et ce grâc essentiellement au régulateur (4) qui constitue la pièce maîtresse d'un te dispositif, pièce de conception simple, facile à réaliser, avec des machine classiques. Ce régulateur (4) permet selon sa forme d'obtenir u amortissement modulable. Par exemple, la forme du régulateur (4 illustrée à la figure 1 permet d'avoir le maximum de souplesse dans l position médiane du piston, l'espace annulaire (11 ) étant alors le plu important et de donner, de part et d'autre de cette position médiane, u amortissement progressif, de plus en plus ferme, jusqu'à la fin de l course et ce, aussi bien dans un sens que dans l'autre. En faisant varier l forme du régulateur (4), on peut donc ainsi obtenir des courbes diverse d'amortissement en fonction des besoins et applications.
La position relative du régulateur (4) et du piston (3) /poussoir (2 autorise, dans la partie centrale de la course, le passage d'une quantit maximale de liquide ; lors de l'interpénétration de ces deux éléments lorsque la section du canal de transfert (11) diminue, le liquide circul moins facilement, ce qui freine le déplacement ; lorsque le pisto parvient vers les extrémités du régulateur, le déplacement est de plus e plus ralenti jusqu'à l'arrêt provoqué par la fermeture du canal d transfert (11).
De plus, l'amortissement est obtenu sans que les pièces qui l provoquent ne soient en contact, donc sans usure. Cette conception d dispositif lui assure une très grande longévité tout en gardant toutes ses caractéristiques premières.
En ce qui concerne le liquide hydraulique, le choix de la viscosité permet d'obtenir pour une même forme de régulateur une plus ou moins grande fermeté d'amortissement.
La partie pneumatique constituée par le coussin (9) permet d'absorber les chocs intenses et de restituer progressivement cette énergie en concordance avec l'effet du régulateur (4). L'autre partie pneumatique constituée par la réserve (19) située dans le poussoir (2) permet de régler 5 le dispositif en fonction de la charge. Ce montage permet également de compenser les différences de volume interne au système, résultant des déplacements relatifs : piston/poussoir/régulateur.
Un tel ensemble peut être utilisé dans de nombreuses applications, 10 par exemple pour réaliser un système amortisseur d'une selle de cycle. Dans ce cas, on peut l'utiliser tel que en le montant aux lieu et place de la tige de selle elle-même, ou, comme illustré à la figure 2, en l'intégrant à l'intérieur de la tige (60) d'une telle selle. Dans ce cas, le dispositif est intégré à l'intérieur de la tige (60) et est maintenu entre deux butées l-*-*1 déformables (61) et (64) par l'intermédiaire d'un bouchon (65). Un tel montage permet d'absorber des chocs encore plus importants.
Dans une telle application, quand l'utilisateur installé sur son cvcle dont la selle est fixée sur le poussoir (2), rencontre une dénivellation du
20 sol, par exemple une bosse, il se produit, au moment de la rencontre de l'obstacle, un choc absorbé en partie par la roue et l'ensemble du cycle ; mais ce dernier est dévié vers le haut. C'est à cet instant que le dispositif entre en action, ce qui permet au cycliste d'être maintenu au plus près de la trajectoire idéale, avec le moins de heurts possibles. A la rencontre de 5 l'obstacle, le cadre est dévié vers le haut, entraînant le corps (1 ) du dispositif qui lui est solidaire, alors que l'ensemble cycliste-selle-poussoir (2)-piston (3) s'oppose à ce déplacement qui, simultanément, comprime le gaz contenu dans la chambre (19) permettant au liquide sous pression contenu dans la réserve (10) du corps (1) d'être chassé dans la partie creuse 0 (13) du poussoir (2) par le canal de transfert (11) dont le débit varie en fonction de la position relative piston (3) /régulateur (4) et selon le profil
prédéterminé de ce dernier, donnant ainsi un amortissement variable, modulable en fonction de son profil, de sa forme, sans que le piston (3)- poussoir (2) ne soit en contact avec le régulateur (4) donc sans usure. Ainsi, selon la forme préférentielle du régulateur (4) du dispositif selon l'invention : lorsque le régulateur solidaire du corps (1 ) se rapproche du piston (3) en direction du point rr r-rt bas, le liquide qui doit passer entre piston (3) et régulateur (4) est freiné par l'augmentation de la section de ce dernier, ce qui produit un ralentissement progressif jusqu'à l'arrêt de la course. Simultanément, le liquide emplit en partie la chambre (13) du poussoir (2) comprimant le gaz par l'intermédiaire du piston libre (17). Lors de la phase suivante : descente de l'obstacle pour le maintien ou le retour à la trajectoire idéale, l'ensemble piston (3)-poussoir (2)-selle- cycliste, se trouve libéré de la poussée du cadre sur lequel est fixé le corps (1) du dispositif ; le gaz comprimé se détend en repoussant par l'intermédiaire du piston libre (17) le liquide contenu dans la chambre (13) du poussoir (2), le chassant vers la partie basse du corps, accompagnant et poussant vers le haut l'ensemble piston-poussoir-selle -cycliste, d'un mouvement qui s'atténuera progressivement jusqu'à la position de confort optimum pour le cvcliste ; confort obtenu par un réglage individualisé de la pression du gaz. La position de confort ne sera changée que par une nouvelle sollicitation du dispositif.
La figure 3 illustre une autre application du dispositif qui est utilisé pour être substitué à un piston conventionnel d'un ensemble existant tel que par exemple un amortisseur traditionnel. Le corps (1) du dispositif constitue alors l'extérieur du "piston-coulisseau", qui peut se déplacer dans le cylindre intérieur (101) du dispositif existant et qui permet donc d'obtenir un amortissement progressif à double effet en tous points de la course.
Dans cette forme de réalisation, une butée (52) est placée sur le piston coulisseau (1) et limite la course en translation du poussoir (2).
L'ensemble du dispositif baignant dans le liquide hydraulique du système existant, le "piston-coulisseau" possède sur sa surface extérieure des passages calibrant l'écoulement du liquide entre la chambre inférieure
(103) et la chambre supérieure (102), permettant d'obtenir une répartition régulière des surfaces de contact du pourtour de ce piston-coulisseau. Au bas du cylindre intérieur (101), sont situés des passages de transfert (106) permettant au liquide hydraulique de circuler de la chambre (103) vers la réserve (105) ou vers le conduit collecteur (49) et inversement, cette dernière réserve étant contenue dans le tube extérieur (104) qui est coiffé d'une protection pare poussière (107). Un clapet de décharge formé d'une bague (50) pouvant se déformer en cas de surpression dans la réserve (103), laisse échapper une quantité supplémentaire de liquide par les orifices (51) du cylindre (101) constituant ainsi l'organe de sécurité.
Un tel dispositif peut être monté à l'intérieur de tout appareil, suspension, vérin, etc., et constitue alors un amortisseur intégré. Toutes les parties étant largement lubrifiées, et un tel ensemble ne nécessitant aucun joint supplémentaire, ceci permet d'obtenir une très grande fiabilité. C'est dans cette application que le dispositif apporte une importante amélioration de l'absorption des vibrations ; il annule des chocs d'intensité moyenne.
La figure 4 illustre, vue en coupe schématique, une autre forme d'application de l'ensemble conforme à l'invention pour réaliser en complément de l'effet d'amortissement la fonction de contacteur antidéflagrant pour un système de sécurité, par exemple coupure du courant électrique dès l'ouverture d'une porte de visite.
Dans cette application, et comme illustré dans cette figure, le dispositif selon l'invention est installé entre deux supports élastiques (61) et (64). Le corps (1) est en matière non conductrice du courant électrique et se prolonge à l'opposé du poussoir (2) pour maintenir et protéger l'élément conducteur contact (70) qui s'y trouve inserré, laissant dépasser à son extrémité une partie formant la borne (71 ). Sur l'extrémité intérieure du poussoir (2), est monté, comme précédemment, le piston (3) qui, dans cette forme de réalisation, constitue aussi une pièce de contact destinée à venir toucher le contact (70) fermant ou ouvrant ainsi le circuit électrique.
Le liquide hydraulique situé dans la réserve ( 10) est également diélectrique ce qui empêche l'amorçage au moment de l'accostage des contacts (3) (70), contacts parfaitement réalisés grâce à leurs formes complémentaires. Le maintien en position du corps (1) est obtenu à l'aide de ressorts (61) (64), ces derniers prenant place de part et d'autre du dispositif, d'un côté en butée dans la cuvette du tube de l'enveloppe (60), et de l'autre maintenu en position par le bouchon fileté (65). Le réglage de pression sur les contacts (3) et (70) peut être obtenu en modifiant les dimensions de l'entraxe des fixations (72) (75) par réglage de la tension des ressorts (61) (64) réalisé par déplacement de l'embout fileté (65). L'élément (73) sur lequel est assemblée la borne (76) est vissée sur le poussoir (2). L'élément central (75) de l'attache est lié à l'élément (73) par un noyau isolant (74). Pour des raisons de sécurité, le régulateur (4) serti à sa base dans le conducteur contact (70), est réalisé en matière isolante. De même, l'enveloppe (60) peut être recouverte ou construite en matériau isolant.
Les figures 5, 6 et 7 illustrent trois variantes du régulateur (4) d'un dispositif conforme à l'invention.
Dans la première variante illustrée par la figure 5, le régulateur (4) comporte outre les éléments déjà décrits dans la forme de réalisation préférentielle illustrée par la figure 1, des lumières (21) qui autorisent le passage du liquide par l'intérieur, ce qui permet d'apporter un gain de poids pour les réalisations de dispositifs de grandes dimensions, en permettant d'augmenter la quantité du liquide hydraulique facilitant aussi les échanges thermiques.
Dans cette forme de réalisation, le régulateur (4) est constitué d'un corps creux avec des lumières (21) permettant le passage du liquide de la réserve (10) à la chambre (13) et inversement. Dans la partie médiane de la course, le débit du canal de transfert (11) est au maximum, les lumières (21) permettant un passage optimum du liquide, ce qui donne la souplesse du dispositif. Lorsque dans sa course, le piston (3) approche les extrémités du régulateur (4), les lumières (21 ) sont obturées progressivement, ce qui apporte le ralentissement progressif.
Dans la variante illustrée par la figure 6, un tiroir (32) ouvre et ferme automatiquement le passage du liquide en fonction des sollicitations, et apporte donc l'auto-régulation ; un ressort taré (37) fixe l'intensité et forme clapet de décharge.
Dans cette forme de réalisation, en position de repos, les lumières
(33) du tiroir (32) sont en concordance avec les lumières (21 ) du régulateur. Des gorges (34) permettent la libre circulation du liquide sans avoir à diriger en rotation les lumières (33) du tiroir (32) en face des lumières (21) du régulateur (4).
Dans la position repos, la colerette (36) du tiroir (32) se trouve en appui sur le siège (35) du régulateur (4). Un ressort taré (37) maintient la colerette (36) du tiroir sur son siège (35). Lors d'une poussée trop forte sur le -piston /poussoir (3)/(2), le liquide ne peut passer totalement par le canal de transfert (11) et les lumières (21) ; c'est à cet instant que, sous la pression du liquide en provenance de la réserve (10), le tiroir (32) actionne le clapet de décharge que constitue l'ensemble (4)-(32)-(37). La colerette (36) du tiroir (32) se lève du siège (35), laissant circuler, par le passage (40), une quantité supplémentaire de liquide venant de la réserve (10). Simultanément, les lumières (33) du tiroir (32) sont déplacées et de ce fait ne sont plus en parfaite concordance avec les lumières (21 ) du régulateur (4), ce qui freine le passage du liquide entre la réserve (10) et la chambre (13). Cette action apporte l'auto-régulation. L'amortissement dans la course retour est obtenu par le passage dans les lumières calibrées (38) et (39) d'une quantité de liquide contenue dans la chambre (13) et qui va reprendre place dans la réserve (10).
Dans la variante illustrée par la figure 7, un ressort (37) situé au sommet du régulateur (4), forme clapet de décharge. Un tirant (47) solidaire d'une coupelle (41) permet de régler le tarage du clapet de l'extérieur du dispositif, et cela même pendant son fonctionnement.
Une coupelle (41) solidaire d'un tirant (47), permet de régler la pression du ressort (37) sur le tiroir (32). Une traction exercée sur le tirant (47) augmente la résistance du clapet de décharge (4,32,37,41,47) au passage (40) du liquide hydraulique lors de son transfert de la réserve (10) à la chambre (13), ce qui a pour effet de renforcer la fermeté de l'amortissement.
Un collecteur (49) permet de remplir ou vider la quantité voulue de liquide même lorsque le dispositif est en service. Des trous débouchants effectués sur le régulateur, permettent le passage du liquide entre le canal (6) de ce dernier et le collecteur (49). Un bouchon (8) permet le passage du tirant (47) ; l'étanchéité est obtenue grâce à un joint (48) associé à tout moyen approprié.
Les exemples qui précèdent montrent bien tous les avantages apportés par l'invention, parmi lesquels on peut citer : - l'obtention d'un amortissement modulable grâce à la forme spécifique de régulateur ;
- un effet d'amortissement obtenu sans usure de pièce ;
- une très grande simplicité du dispositif tant dans sa conception que dans son utilisation ; - la possibilité d'un réglage individualisé possible même pendant le fonctionnement ;
- une adaptation aisée sur du matériel existant.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits précédemment, mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit.