Brevet FR2008383A1 — publié le 19700123

?o ?5 30 35 40 La présente invention se rapporte aux amortisseurs et concerne notamment les ensembles amortisseurs utilisant, par exemple, une combinaison d'un ressort pneumatique et d'un dispositif d'amortissement, notamment, pour les dispositifs de suspension pour véhicules automobiles. L'expression "ressort pneumatique" ést utilisée dans la présente description dans son sens le plus large pour désigner un ressort utilisant un fluide gazeux quelconque comme agent de suspension. C'est ainsi que cet agent peut être de l'air, de l'azote ou autre gaz, suivant les besoins. L'invention se rapporte à un ensemble d'amortisseur et de ressort pneumatique dans lequel l'air (ou tout autre fluide gazeux) formant l'agent de suspension est maintenu séparé d'un liquide constituant un agent d'amortissement en utilisant un mode de construction assurant un équilibrage des pressions qui évite certaines difficultés dans la région du joint de la tige de piston faisant partie de l'amortisseur de l'ensemble. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res-sortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, en référence au dessin annexé, dans lequel: la Fig.l est une vue en coupe longitudinale d'un amortisseur hydro-pneumatique conforme à l'invention, dans une position partielle d'extension; la Fig.P est une vue en coupe suivant la ligne 2-7 de la Fig.l, dans la direction des flèches, montrant la position des tubes de décharge reliant la chambre du ressort pneumatique à une chambre-réservoir; la Fig.3 est une vue en coupe longitudinale partielle agrandie de l'extrémité supérieure de l'ensemble de la Fig.l; la Fig.4 est une vue en perspective partielle à plus grande échelle, partiellement- arrachée,- de l'extrémité supérieure de l'amortisseur de la Fig.l; ■ - la Fig.5 est une vue en coupe longitudinale partielle de la partie supérieure d'un amortisseur hydro-pneumatique connu, montrant l'espace d'air situé au-dessus du niveau du liquide contenu dans la chambre-réservoir de l'amortisseur. La Fig.l montre un ensemble ? d'amortisseur et de ressort pneumatique qui se compose essentiellement d'un amortisseur 4 et d'un ressort pneumatique 6 . L'ensemble ? est principalement destiné à remplacer un amortisseur classique à action directe dans 69 15285 2008383 la suspension d'un véhicule automobile et à être disposé,,.par conséquent, entre la masse suspendue et la masse non-suspendue du véhicule, près de la suspension principale de celui-ci., L'amortisseur 4 de l'ensemble 2 fonctionne d,e, manière, classique pour 5 amortir les mouvements relatifs entre .les masses, suspendue et non-suspendue du véhicule, indépendamment du ressort.pneumatique 6 La mise sous pression du dispositif de ressort pneumatique 6 de l'ensemble 2 avec un gaz qui, ; dans le présent mode de réalisation est de l'air, a pour but de renforcer 1'action ;du ressort 10 primaire"pour supporter la masse suspendue du véhicule sur la masse non-suspendue..En conséquence, le véhicule peut-être maintenu de niveau, même quand il est lourdement chargé. L'amortisseur 4 de l'ensemble 2 comprend un réservoir tubulaire extérieur 8. Un capuchon inférieur d'extrémité 10-de 15 forme circulaire en eou'pelle s'ajuste dans l'extrémité inférieure du réservoir tubulaire 8 et ferme celle-ci. Le réservoir 8 est fixé sur le capuchon 10 et leur Jonction est étanche au fluide. Un organe de liaison 12 fixé à la surface extérieure du capuchon 10 permet de monter l'ensemble 2 sur la masse non-suspendue 20 du véhicule. A l'extrémité supérieure du réservoir tubulaire 8 est fixé de façon étanche au fluide, un capuchon supérieur d'extrémité 14 en forme de coupelle inversée. Dans le réservoir tubulaire 8 et espacé de celui-ci est disposé cancentriquement un cylindre 25 de pression 16 de petit diamètre. Une soupape 18 est montée dans l'extrémité inférieure du cylindre 16 au moyen d'un certain nombre de pattes 20 s'étendant vers l'intérieur à partir du capuchon inférieur 10. Un élément de guidage vertical 22 en forme de coupelle, pour guider une tige, ferme l'extrémité supérieure-du 30 cylindre de pression 16. Les côtés verticaux 23 de l'organe 3e guidage 22 sont fixés par leur périphérie sur le capuchon d'extrémité 14 qui les entoure de façon à maintenir le cylindre de pression 16 dans une position coaxiale par .rapport au- réservoir tubulaire 8. Le guide 22 est maintenu axialement dans l'extrémité 35 du tube 16 par le capuchon 14, lequel est., fixé au réservoir tubu-' " "laire 8 de façon étanche au fluide. • - , . Dans l'espace annulaire compris -entre le réservoir 8 et le cylindre 16 est disposée une vessie ou membrane élastique cylindrique 24 qui, dans le présent mode de réalisation est en caout-40 cîiguc . L' extrémité de la vessie 24 est pressée vers 1'.extérieur 69 15285 3 2008383 et s'applique de façon étanche contre la surface intérieure du réservoir tubulaire 8 au moyen de bagues ?6 et ?8 qui servent, en outre, à fixer la vessie en place. Une chambre d'expansion annulaire fermée 30 est ainsi formée entre le réservoir 8 et la vessie ?4 et unè chambre de volume variable 3? formant réservoir d'amortisseur est formée entre la vessie ?4 et la surface extérieure du cylindre 16. Dans le cylindre 16 est disposée, concentriquement et de façon à s'étendre à travers les trous alignés du guide 22 et du jq capuchon 14, une tige de piston cylindrique 34. L'extrémité supérieure de la tige de piston 34 traverse le capuchon 14 et porte un organe de liaison 36, situé à 1'extérieur de 1'amortisseur 4 et qui est adapté pour fixer l'ensemble ? à la masse suspendue du véhicule. Un piston 38 comportant des soupapes, qui est jçj soutenu coaxialement dans le cylindre de pression 16 de façon à pouvoir coulisser dans celui-ci, est fixé à l'extrémité inférieure de la tige de piston 34. Les mouvements relatifs entre les masses suspendue et non-suspendue du véhicule provoquent un mouvement alternatif de la tige 34 et du piston 38 dans le cylindre 20 de pression 16. Un joint 40 en caoutchouc encercle la tige de piston 34 à l'intérieur du guide 22. Le joint 40 est sollicité contre la tige 3^ et le capuchon 14 par un ressort 42 comprimé entre une rondelle 43 qui s'applique contre la base du joint 40 et le guide ??. Le joint 40 empêche le fluide hydraulique conte-pi^ nu dans l'amortisseur de s'échapper lors des mouvements alternatifs de la tige de piston 3^ dans le cylindre 16. Une chambre 44 à volume variable est formée dans le cylindre 16 eiitre le guide 22 et le piston 38. Une chambre de compression 46 à volume variable est formée dans le cylindre 16 •jo entre la soupape 18 et le piston 38. Les chambres 44 .et 46 sont toutes deux complètement remplies avec un fluide hydraulique pendant le fonctionnement normal de l'amortisseur. Un mouvement du piston 38 dans le cylindre 16 en direction du guide 22 diminue le volume de la chambre 44, tandis que le mouvement inverse diminue le volume de la chambre de compression 46. Des soupapes classiques (non-représentées) situées dans le piston 38 règlent la circulation du fluide entre les chambres 44 et 46 lors des mouvements alternatifs du piston 38 dans le cylindre 16. La régulation de la circulation hydraulique produit un amortissement no-2^0 minai du mouvement relatif entre les masses suspendue et non- 69 15285 2008383 suspendue du véhicule. Le mouvement du piston 38 en direction du guide 22 augmente le volume de la chambre de compression 46 plus qu'il ne diminue le volume de la chambre 44. La variation des dimensions ' 5 axiales est la même dans les deux chambres mais, du fait que la tige de piston 38 occupe une partie appréciable du volume de la chambre 44, le mouvement de la tige de piston 34 vers le bas dans le cylindre de pression 16 a pour effet de diminuer le volume de la chambre de compression plus que n'augmsite celui de la cham-jq bre 44 ou chambre de rebond. De même, lors d'un mouvement de la tige de piston en sens inverse, l'augmentation du volume de la chambre de compression est notablement plus-grande que la diminution de volume de la chambre de rebond. La différence est, dans chaque cas, égale au volume de la longueur de la tige de piston 15 qui soit entre dans, soit sort de l'Intérieur du cylindre 16. En raison de cette inégalité volumétrique, une quantité supplémentaire de fLiide hydraulique doit être fournie pour alimenter la chambre de compression 46 lors d'un mouvement du piston 38 vers le haut dans le cylindre 16 et des moyens doivent être prévus PO pour recevoir l'excès de fluide refoulé de la chambre de compression 46 lors d'un mouvement de descente du piston 38 dans ce cylindre 16. Cette fonction est remplie par la chambre-réservoir 3? et la soupape 13 disposée entre la chambre-réservoir 3? et la chambre de compression 46 règle la circulation du fluide hydraulique entre ces deux chambres. Des obturateurs (non-repré-sentés) disposés dans la soupape 18 permettent au fluide hydraulique provenait de la chambre-réservoir 3? d'entrer dans la chambre de compression 46 lorsque la tige de piston 34 sort du cylindre 16, tandis que d'autres obturateurs (également non-représentés) -jjO disposés dans la soupape 18 permettent au fluide hydraulique de la chambre de compression 46 de s'écouler dans la chambre-réservoir 32 lorsque le piston 38 se déplace vers le bas dans le cylindre 16. Le ressort pneumatique 6 de l'ensemble 2 comprend un orga-■y^ ne cylindrique 48 dé protection contre la poussière disposé concentriquement autour du réservoir 8. Un couvercle circulaire 50 est fixé dans l'extrémité supérieure de l'organe 48 et est fixé sur une partie 52 de diamètre réduit de la tige de piston 34. Les liaisons entre le couvercle 50 et la tige de piston ~$k 40 d'une part, et entre le couvercle 50 et l'organe de protection 69 15285 2008383 48 d'autre part, sont étanches au fluide-. Un manchon élastique cylindrique 54, par exemple en caoutchouc, est fixé à l'extrémité inférieure de l'organe 48 et s'étend coaxialement autour du réservoir 8. Plus précisément, la partie supérieure du manchon 54 en-5 toure le réservoir 8 et est fixée contre la surface extérieure de celui-ci par un collier 56, tandis que l'extrémité inférieure du manchon 54 est retournée sur elle-même et est fixée à l'extrémité inférieure de-l'organe de protection 48 au moyen d'un collier 58. Le retournement de l'extrémité inférieure du manchon élastique 54 10 forme un pli 60 qui joint la partie supérieure de ce manchon, entourant le réservoir tubulaire 8 à.sa partie reliée à l'organe 48. L'espace annulaire délimité par l'organe protecteur 48, le manchon cylindrique 54 et le couvercle 50 forme une chambre de ressort pneumatique 62. Un raccord 64, monté .sur l'organe protecteur 48, 15 relie la chambre 62 à une source d'air-comprimé (non représentée) par un conduit 66. Quand l'air comprimé de cette source entre dans la chambre 62, la pression pneumatique résultante augmente son vo- • lume par allongement de l'ensemble 2. Un amortisseur hydro-pneumatique de type connu, représenté 20 sur la Fig. 5 comporte dans la chambre-réservoir 68 un espace d'air pour recevoir le volume variable de fluide hydraulique qu'elle contient. Comme on l'a expliqué ci-dessus en référence au mode de réalisation représenté sur la Fig. 1, le volume du fluide contenu dans la chambre-réservoir 68 varie du fait que la chambre de com-25 pression de l'amortisseur (non représentée sur la Fig. 5) doit être alimentée avec du fluide pendant les mouvements"alternatifs d'une tige de piston 70 dans un cylindre 72. Pendant les essais, de l'air comprimé sous des pressions pouvant atteindre 10 kg/cm est Injecté par un conduit 74 et un raccord 76 dans la chambre 78 de 30 ressort pneumatique. Cet air comprimé traverse une ouverture 80 du chapeau 82 et agit contre un joint 84. Il en résulte une grande force axiale qui fait pression vers le bas contre le joint 84 et provoque une compression du ressort 86 de célui-ci. Le mouvement de descente résûltant du joint 84 dans le guide-88 permet à l'air 35 comprimé de s'écouler entre la surface supérieure du joint 84 et la surface intérieure- du capuchon 82. La surface annulaire extérieure 90 du joint 84 peut ainsi être déformée et arrachée de la paroi latérale 92 du guide 88. Après que le joint 84 ait été déformé, l'air comprimé entre dans la chambre-réservoir 68 à travers 4o un orifice 94 percé dans le guide 88. Ensuite, quand la pression 69 15285 6 régnant dans la chambre 78 est réduite à uri' niveau inférieur, l'air à haute pression emprisonné dans la chambre-réservoir 68 exerce une pression axiale vers la haut contre le joint 84, de même que le ressort 86. Dans un prototype, la chambre 78 peut' être maintenue 5 à une pression de l'ordre dé 1 à 1,5 kg/cm lorsque le véhicule n'est pas lourdement chargé et dans ce cas les ressorts de suspension primaires maintiennent la véhicule pratiquement de niveau. Les forces de^l'air fortement comprimé et du ressort 86 s'exerçant sur le joint/engendrent une pression d'appui anormale entre le joint 10 84 et la tige de piston 70# dont peut résulter une usure indésirable du joint. Une particularité importante de la présente Invention est que l'ensemble composite qui en fait l'objet est réalisé de façon à éviter cette mise sous pression de la chambre-réservoir. Comme le 15 montrent clairement les Fig. 2 à 4, les moyens prévus à cet effet comprennent un certain nombre de tubes de décharge ou passages 96, disposés cireonférentiellement à des points espacés autour de l'extrémité supérieure du réservoir tubulaire 8. Chacun des tubes 96 * a une surface incurvée 98 dont les bords latéraux sont maintenue 20 contre la surface extérieure du réservoir 8 èn 100 par un prolongement 102 du manchon 54 qui s'étend-axialement en recouvrant chacun des tubes 96. Comme le montre clairement la Fig. 2, chacun des tubes 96 forme une ouverture axiale 104 entre lui-même et la surface extérieure du réservoir tubulaire 8. De plus> chaque tube 25 96 écarte la partie 102 de la surface extérieure du réservoir 8 afin de former une seconde ouverture axiale 106. L'extrémité inférieure 108 du tube de décharge 96 a la forme d'un anneau avec une petite discontinuité qui s'étend à travers le réservoir 8 pour établir une communication entre là chambre de ressort pneumatique 62 30 et la chambre d'expansion 30 formée entre le réservoir 8 et la vessie élastique 24. L'air comprimé provenant de la chambre 62 communique par les ouvertures 1Ô4, 106 et la chambre"30 avec la sur- , face extérieure de la vessie 24. Les forces développées par cet air comprimé font pression radialement vers l'intérieur contre la 35 vessie 24. Én conséquence, le fluide hydraulique qui remplit complètement la chambre-réservoir 32 est sous pression entre la vessie flexible 24 et le cylindre 16. Un orifice 110, qui s'étend radialement à travers le côté 23 du guide 22 dirige ce fluide hydraulique pressurisé contre l'extrémité inférieure du joint 40. La force dé=-40 veloppée par le fluide hydraulique sous pression s'exerce axiale- 69 15285 2008383 •S si ment vei>s le haut contre le fond du joint 40 de façon à s'opposer et à,.contre-balancer les forces orientées vers le bas s'exerçant .. sur ce joint 40 et qui résultent du contact direct avec l'air comprimé de la chambre 62 du ressort pneumatique. L'air comprimé " 5 „ de la chambre 62 communique avec l'extrémité supérieure du joint 4(5 par une ouverture axiale 112 percée dans le capuchon supérieur 14. Du fait que la force hydraulique d'équilibrage agissant axia- lément vers le haut contre l'extrémité inférieure du joint 4Q est js ï aàçt-izc =. ■ engendrée par 1 air comprimé de la chambre 32, 1 intensité de ^0,'c^tte force hydraulique est égale à celle de la force agissant sur l'extrémité supérieure du joint 40 et qui est due à l'air du ressort^ pneumatique. L'égalité des forces agissant suivant des directions .oppqaées sur le joint 40 évite l'écrasement ou la compres- oy-S- £-.0 siondu ressort 42 de celui-ci, la déformation du joint 40 lui-.15 même,, et l'écoulement d'air comprimé autour du joint 40 dans la chambre-réservoir 32. Le développement d une pression dans la iiO SX ■ ""chambre 32 et les pressions élevées résultantes entre le joint 40 ' ' I 3SD et la tige de piston 34 sont éliminés par ce dispositif d'équili- i--' 3 ' Hîj J brage des pressions et, de ce fait, 1 usure du Joint est diminuée. -s1- * ■ -- jr ' f *"v.f \ -V' " 20 Une autre particularité de l'ensemble d'amortisseur et de - ioioncq osj Ou ressort pneumatique selon l'invention est que celui-ci peut fonc- r.-'o ?riJ3ri/ijvSS,f ne ^ ti^çnne^* danp une position horizontale. Il est à. remarquer que dans ^ Jles^dispositifs comportant un espace d'air pour compenser la dila- t tatipn thermique (comme, par exemple, l'amortisseur de la Fig. 5), s?G a ~J>u ç- 3 fi 3 5 B.u l q 2.5 ce" mode de. fonctionnement n'est pas possible car la soupape située D i! OV ' i -3 ^ 'Jû . .à la, base, de l'amortisseur ne resterait pas suffisamment couverte è'ifli -,.iS u. de fluide pour assurer en continu une action d'amortissement effec- *.«.11/ /ô-t). i«. - - . tivç. Par contre, avec 1 ensemble selon 1 invention qui comporte un réservoir rempli de fluide, la soupape inférieure est toujours 30 submergée, assurant ainsi un amortissement continu. Ceci est dû, .en partie,.à la présence de la vessie 24, qui intervient également pour équilibrer les pressions pneumatiques de part et d'autre du joint 40 de la tige du piston. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être 35 apportées aux exemples représentés et décrits, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. C'est ainsi, par exemple, que le piston à soupape de l'amortisseur décrit pourrait être remplacé par un piston simple, ne comportant pas de soupape. 69 15285 8 2008383 REVENDICATIONS 1) Ensemble amortisseur et de ressort pneumatique pour véhicule automobile, comportant un amortisseur télescopique tubulaire comprenant une chambre-réservoir pour recevoir un fluide hydrau- 5 lique déplacé par la tige du piston de cet amortisseur, et un organe tubulaire dont 1rune des extrémités est fixée à la tige de piston et qui s'étend coaxialement dans l'amortisseur, tandis que son autre extrémité est reliée de façon étanche à un réservoir tubulaire de l'amortisseur au moyen d'une membrane ou vessie tubu-10 laire flexible afin de former une ahambre de ressort pneumatique à volume variable et dans lequel un joint pour la tige de piston de l'amortisseur comporte une face orientée.-socialement qui est exposée à la pression régnant dans la chambre de ressort pneumatique, ensemble caractérisé en ce qu'une vessie tubulaire flexible 15 sépare la chambre-réservoir d'une chambre annulaire d'expansion d'air disposée dans le réservoir tubulaire, cette chambre d'expansion d'air disposée dans le réservoir tubulaire, cette chambre d'expansion communiquant, au moyen de passages, avec la chambre de ressort pneumatique,, tandis que la face axialement opposée du 20 joint de la tige de piston est exposée au fluide hydraulique qui remplit complètement la chambre-réservoir. 2) Ensemble suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la vessie tubulaire flexible qui sépare la chambre-réservoir de la chambre d'expansion annulaire- est en une matière capable de s'al- 25 longer élastiquement pour s'adapter'à la dilatation thermique du fluide hydraulique qui remplit complètement la chambre-réservoir. 3) Ensemble selon la revendication 1 ou 2,caractérisé en ce que les passages qui établissent une communication entre la chambre d'expansion annulaire et la chambre de ressort pneumatique sont 30 formés par des tubes de décharge qui s'étendent le long de l'ensemble et qui sont maintenus en place.par un prolongement du diaphragme tubulaire flexible. 4) Ensemble selon les revendications 1 et 3> caractérisé en ce que les extrémités- supérieures des tubes de décharge s'étendent 35 dans la chambre de ressort pneumatique et leurs extrémités inférieures ont une section en C et débouchent respectivement dans une partie qui s'étend à travers le réservoir tubulaire, vers la chambre d'expansion annulaire.