Brevet FR2137982A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne une soupape de surpression pour amortisseurs de pare-chocs de véhicules automobiles, constituée par des alésages dans un piston ou dans un obturateur, qui sont fermés par un obturateur plat en position de repos et 5 sont libérés par soulèvement de cet obturateur lorsqu'une surpression déterminée règne sur un côté du piston ou de l'obturateur dans lequel sont formés les alésages, des ressorts étant prévus pour maintenir les obturateurs plats appliqués contre leur siège. 10 Les soupapes connues prévues dans les amortisseurs de suspension ne conviennent pas aux: amortisseurs de pare-chocs car leur caractéristique est fonction de la vitesse. Dans les amortisseurs de pare-chocs, il est indispensable qu'une force d'amortissement constante assure une absorption importante du 15 travail malgré la diminution de vitesse qui se produit tout au long de la course du piston. À cet effet, on a déjà imaginé de réaliser l'amortissement au moyen d'une rainure ménagée dans la paroi du cylindre, qui s'étend d'un côté à l'autre du piston. La présence de cette rainure comme dispositif d'amortissement 20 permet la réalisation de toutes les caractéristiques d'amortissement désirées. Mais elle implique pour chaque vitesse initiale •une conformation différente de la rainure si l'on désire que les forces d'amortissement restent constantes. Il faut donc une multiplicité de constructions diverses lorsqu'on a affaire 25 à des conditions initiales différentes. L'invention a donc pour objet une soupape de surpression construite de telle façon qu'il suffit d'y apporter un nombre extrêmemènt réduit de modifications pour faire face à une multiplicité de conditions initiales différentes en ce qui concer-30 ne la vitesse et la force d'amortissement et ce, avec une dépense iéduite de moyens constructifs et tout en conservant une bonne sécurité de fonctionnement. A cet effet, dans la soupape de surpression selon l'invention, les ressorts de soupape sont adaptés de façon que la 35 course de décollement de l'obturateur plat et, de ce fait, la force d'amortissement, soient, au moins dans la plage de travail intéressée, pratiquement indépendantes de la modification de la vitesse tout au long de la course du piston et indépendantes de la température. En réalisant une soupape ayant un diagramme d' 40 amortissement à peu près rectangulaire, il est possible de faire 72 17525 2 2137982 face avec le même amortisseur à diverses vitesses initiales d' impact et à diverses énergies cinétiques de choc. Il devient inutile de prévoir une multiplicité de caractéristiques cons-tructives pour tenir compte des diverses vitesses initiales et 5 des divers poids de véhicule. Lorsqu'il s'agit de valeurs très différentes, il est tout au plus nécessaire d'utiliser dès rondelles élastiques tronconiques différentes, dont on peut avoir lors du montage une réserve peu coûteuse et constituée d'un nombre réduit de modèles. Il n'est plus nécessaire de pré-10 voir différentes rainures lors de la fabrication des cylindres, qu'ils soient usinés avec enlèvement de matière ou par déplacement de matière. En outre, du fait que la force d'amortissement est indépendante de la température, on obtient une sécurité de fonctionnement bien meilleure, car 1'amortisseur travaille 15 toujours de la même façon, même aux basses températures, et on est assuré que les forces transmises au châssis ou à la coque du véhicule par le pare-chocs aux basses températures ne sont pas exagérées. On obtient une construction extrêmement simple de l'amortisseur, qui nécessite une dépense minime de travail, 20 car la fabrication de la soupape selon l'invention est plus simple que l'usinage de rainures dans la paroi du cylindre. L'avantage que représente l'utilisation du même amortisseur pour différentes vitesses initiales d'impact est obtenu en particulier par le fait que les alésages sont dimensionnés 25 de façon à donner, grâce à des ressorts appropriés, un même diagramme d'amortissement indépendant de l'énergie cinétique d'impact, c'est à dire de la vitesse initiale elt de la masse. Dans des cas particuliers, il peut être toutefois désirable d'obtenir pour des vitesses initiales d'impact différentes 30 des diagrammes avec des forces d'amortissement différentes. Mais là aussi, il est nécessaire que le diagramme lui-même soit un rectangle. Ce problème est résolu par le choix d'un diamètre d'alésage si petit et de réssorts adaptés de telle façon qu'on obtient une force d'amortissement qui augmente avec la vitesse 35 initiale d'impact, mais qui reste constante pendant toute la course du piston. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le ressort de soupape est conformé de telle façon que sa caractéristique force-course est pratiquement horizontale dans la plage 40 de travail. 72 17525 3 2137982 On obtient ce résultat avec une rondelle élastique tronconique soumise à une tension initiale telle qu'elle travaille dans la zons de son point de basculement, c'est à dire dans la partie horizontale de sa caractéristique force-course. 5 Selon l'invention, il est également possible d'utiliser comme ressorts de soupape des ressorts hélicoïdaux, Dans ce cas, le ressort hélicoïdal, prévu comme ressort de soupape a une caractéristique force-course très plate et il est soumis à uhe forte tension initiale. On peut ainsi obtenir les forces de 10 fermeture convenables malgré l'utilisation d'un ressort ayant une caractéristique à peu près horizontale. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'obturateur plat est conformé en rondelle élastique tronconique et sa zone d'appui se trouve près de son bord intérieur. 15 Dans ce cas, l'invention prévoit que la face sur laquelle prend appui la rondelle, le piston ou l'obturateur de l'amortisseur et une bague entretoise délimitent ensemble une gorge dans laquelle "iient s'insérer le bord intérieur de la rondelle. La face d'appui peut aussi constituée par une seconde 20 rondelle élastique tronconique, plus épaisse , qui, à l'état de repos, converge en direction du piston, prend appui par son bord intérieur contre la rondelle élastique formant obturateur et par son bord extérieur, contre une rondelle d'arrêt immobilisée sur la tige de piston, ou sur le piston ou l'obturateur de 25 l'amortisseur. Dans une autre forme d'exécution avantageuse, le ressort hélicoïdal est conique et il prend appui, d'une part, contre l1 obturateur plat qui recouvre les alésages de la soupape et, d* autre part, contre une bague d'arrêt immobilisée sur le piston 30 ou l'obturateur de l'amortisseur, ou sur la tige de piston.» Le ressort hélicoïdal peut en outre être logé dans une cavité du piston ou de 1'obturateur de l'amortisseur. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique 35 annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cette soupape : Figure 1 est un diagramme d'amortissement indépendant de la vitesse initiale d'impact et de la température ; Figure 2 est un diagramme d'amortissement dans lequel il 40 y a pour des vitesses initiales d'impact différentes des carac 72 17525 4 2137982 téristiques différentes avec des forces d'amortissement différentes ; Figure 3 est une vue en coupe axiale d'un amortisseur de choc dans lequel est incorporée la soupape de surpression selon 5 1'invention ; Figure 4 est une vue en coupe axiale d'une variante de réalisation de la soupape de surpression ; Figure 5 est une vue en coupe axiale d'une autre forme d'exécution de cette soupape, avec un obturateur plat constitué 10 par une rondelle élastique tronconique ; Figure 6 est une vue en coupe axiale d'une quatrième forme d'exécution, avec un obturateur plat constitué par une r.ondelle élastique tronconique ; Figure 7 est une vue en coupe axiale d'une cinquième 15 forœe d'exécution dans laquelle le ressort de soupape est un ressort hélicoïdal tronconique ; Figure 8 est une vue en coupe axiale d'une sixième forme d'exécution, dans laquelle le ressort hélicoïdal est logé dans le piston ; 20 Figure 9représente la caractéristique force-course d'une rondelle élastique tronconique de la soupape de surpression selon l'invention ; Figure 10 représente la caractéristique force-course d'un ressort hélicoïdal pour la soupape de surpression. 25 Dans le diagramme d'amortissement représenté à la figure 1, après une augmentation rapide, la force d'amortissement reste constante pendant toute la Gourse du piston. Une mis cette course terminée» la force d'amortissement diminue tout aussi vite qu'elle avait augmenté. Ce diagramme est obtenu parla 3 0 soupape de surpression selon l'invention indépendamment de la température et de l'énergie d'impact et, comme le montre le diagramme, la vitesse dy^iston qui diminue au fur et à mesure de la course de ce dernier n'influe en rien sur la force d'amortissement. 35 La figure 2 représente les caractéristiques d'un amor tisseur de choc comportant une soupape de surpression dont les alésages ont un petit diamètre et dont les ressorts sont adaptés de façon que la force d'amortissement augmente avec la vitesse initiale d'impact, mais reste constante pendant la course du 40 piston. Dans cette forme d'exécution, en choisissant des 72 17525 5 2137982 alésages de petit diamètre, on obtient une influence de la vitesse initiale d'impact sur le diagramme d'amortissement. La figure 2 comporte trois diagrammes pour trois vitesses initiales différentes : VI pour 3 km/h, V2 pour 5 km/h et VjJ pour 15 km/h, par 5 exemple. Cette représentation est purement schématique et n'est pas à échelle. Des forces d'amortissement différentes pour des vitesses initiales d'impact différentes sont désirables dans certains cas particulier. La figure 3 représente un amortisseur de choc avec une 10 soupape de surpression selon l'invention. Dans un cylindre 1_ coulisse un piston g. Ce piston est fixé à une extrémité d'une tige de piston 6 et il présente des alésages qui le traversent dans le sens longitudinal de l'amortisseur. Sur la face du piston tournée vers la tige 6, ces alésages sont recouverts par un ob-15 turateur plat 4 maintenu contre son siège par des rondelles élastiques tronconiques Ces rondelles élastiques sont serrées sur une partie de plus petit diamètre de la tige 6, entre 1' obturateur 4 et une bague d'appui 1j?. L'obturateur 4 est dépla-çable axialement sur la partie de petit diamètre de la tige 20 de piston 6..Un joint 14 assure l'étanchéité entre le piston 2 et la paroi du cylindre _1 . Le piston 2 se déplace dans la chambre du cylindre 1_ qui est remplie de liquide et qui, sur le côté tourné vers la tige de piston, est limitée par la cloison mobile 2 appliquée contre un piston d'appui 8. Entre ce dernier et le 25 fond 13 du tube extérieur de protection 10 est monté un ressort de rappel 2.- Le tube 10 entoure le cylindre _1 sur une partie de sa longueur et le protège contre une pénétration éventuelle d' impuretés; en outre, il améliore les qualités de guidage dans le cas de chocs transversaux, Pour la fixation du cylindre 1 et 30 du tube 10, il est prévu des fonds 11 et 12 en forme de cuvette, qui sont munis de trous 16 pour recevoir des goupilles de fixation. Lorsqu'un choc est transmis au piston 2 par le tube ^0 et la tige 6, ledit piston s'enfonce dans le cylindre 1_ et 35 la résistance à cette pénétration opposée par le liquide a pour effet de soulever 1'obturateur plat 4 contre la force des rondelles élastiques £ et de libérér ainsi l'orifice de sortie des alésages Comme les rondelles £ sont soumises à une tension initiale appropriée, elles ont dans la plage de travail une 40 caractéristique presque horizontale, comme le montre la figure 9, 72 17525 6 2137982 entre les points À et B. Donc, dès que la pression nécessaire dans la chambre délimitée par le cylindre _1 et le piston 2 pour obtenir la force d'amortissement désirée est atteinte, l'obturateur 4 se soulève rapidement et il suffit d'une augmenta-5 tion minime de la force pour assurer une augmentation considérable de l'ouverture de la soupape. Tout au long de la course du piston, une fonction de régulation automatique de la soupape résulte pratiquement du fait que de petites modifications de la force entraînent des modifications considérables de la section 10 de passage, de sorte que des modifications de la vitesse du piston pendant la course de ce dernier sont compensées par une modification de la section de passage. On obtient ainsi une force d'amortissement constante tout le long de la course du piston, comme le montrent les figures 1 et 20 15 Dans la forme d'exécution représentée à la figure 5, les alésages ont un diamètre tel que la vitesse initiale d'impact ne joue aucun rôle. Cela signifie, par exemple, que la courbe d'amortissement représentée à la figure 1 ne change pas, quelle que soit l'énergie de choc. Dans ce cas, il en est de même pour 20 l'influence de la température. Domme les alésages 3 ont un diamètre assez grand, la régulation de la force d'amortissement n' a lieu que dans la section de passage libérée par le soulèvement de 1'obturateur 4. La régulation automatique qui se produit tout au long de la course du piston s'applique dans ce cas également 25 à l'énergie de choc, c'est à dire à la vitesse initiale d'impact et au poids du véhicule, ainsi qu'à la température, c'est à dire à la visco_ Dans une forme d'exécution dont le diagramme est celui représenté à la figure 2, les alésages 3, ont -un plus petit 30 diamètre. Cette diminution de diamètre fait intervenir l'influence de la vitesse initiale d'impact, en ce sens que pour des vitesses initiales plus élevées, on obtient une courbe avec une force d'amortissement plus grande et qui délimite une plus grande surface, ce qui signifie que l'absorption de l'énergie est plus 35 grande. Comme la résistance d'amortissement est plus grande au début, on augmente aussi la course dans les limites des impératifs d'encombrement. De toute façon, la partie descendante de la courbe doit être atteinte avant que le piston 2 ne vienne buter contre le fond du cylindre. 40 Après le choc, le piston 2 est ramené lentement à sa po- 72 17525 7 2137982 sition de départ par le ressort de rappel Le liquide retourne alors par des passages de la chambre du cylindre traversée par la tige de piston 6 à celle délimitée entre le piston 2 et le fond du cylindre. Dans sa position de repos, le piston 2 se 5 trouve 3à où il est représenté à la figure 3« Les figures 4 à 8 représentent des variantes de réalisation de la soupape de surpression selon l'invention. Dans celle représentée à la figure 4, l'obturateur 44 possède une élasticité propre et il est conformé en rondelle 10 élastique tronconique. Elle est soumise à une tension initiale par une plaque 417, contre laquelle elle s'appuie par son bord intérieur lorsque son bord extérieur se soulève. Le bord intérieur de 1 ' obturateur 44 est maintenu dans une gorge formée entre la plaque 417 » une bague entretoise 418 et la face en bout cor-15 respondante du piston 42. Dans la position de repos, l'obturateur 44 ferme les alésages 43 du piston 42. Lorsqu'il est détendu, l'obturateur élastique 44 a une forme tronconique convergeant vers la tige de piston 46. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 5, 20 la gorge dans laquelle vient se placer le bord intérieur de l'obturateur £4 est formée entre une face épaulée de la tige de piston £6, la bague entretoise 518 et la face en bout correspondante du piston j?2. Ici aussi, en position de repos, 11 obturateur ferme les alésages d-u piston j?2. À l'état détendu, l'obturateur 25 j?4 a la même forme tronconique que celui 44 de la figure 4. La figure 6 représente une autre forme d'exécution aveçtta obturateur élastique 64. Cet obturateur repose sur la face en bout du piston 62 et recouvre les orifices des alésages 63. Par son bord intérieur, l'obturateur 64 prend appui contre le 30 bord intérieur d'une seconde rondelle élastique tronconique 619» plus épaisse, dont le bord extérieur prend appui contre une rondelle d'arrêt 620. Cette rondelle est fixée sur la tige de piston 66. L'obturateur est guidée par son bord intérieur sur la tige de piston. En position de repos, c'est à dire à l'état 35 détendu, il a une forme tronconique convergeant en direction de la tige de piston. Dans la variante de réalisation représentée à la figure 7* le ressort de la soupape de surpression est un ressort hélicoïdal tronconique 721 qui s'appuie, par une de ses extrémités, contre 40 1'obturateur plat 722 et, par l'autre, contre une bague d'arrêt r 72 17525 s 2137982 725» Dans ce cas, 1'obturateur 722 est rigide et monté axiale-ment déplaçable sur la tige de piston 76. la figure 8 représente une autre variante de réalisation de la soupape de surpression munie d'un ressort hélicoïdal* 5 Dans cette forme d'exécution, le piston 82 présente une cavité 824 dans laquelle sont logés le ressort et 1'obturateur. Cette cavité communique avec le côté tige de piston par des passages 825, tandis que l'alésage de la soupape, orienté vers l'autre côté, est indiqué par la référence 83-q Le ressort hélicoïdal 10 821 est aussi conique ; il maintient l'obturateur 822 appliqué contre la rondelle 826 qui ferme la cavité 824. La figure 9 représente la caractéristique force-course des formes d'exécution dans lesquelles il est prévu une rondelle élastique tronconique ou un obturateur élastique. Cette 15 caractéristique concerne donc les formes représentées aux figures 3, 4, 5 et 6. Conformément à l'invention, la plage de travail des rondelles tronconiques ou des dbturateurs élastiques est placée de façon à se trouver dans une partie à peu près horizontale de la courbe. On y parvient par une tension initiale, 20 appropriée. Cette plage de travail est comprise entre les points À et Bo La figure 10 représente une caractéristique force-course pour les soupapes ayant un ressort hélicoïdal. Les ressorts hélicoïdaux ne sont utilisables dans les soupapes selon l'inven-25 tion que lorsque leur caractéristique est très plate et la force d'application nécessaire est obtenue avec une tension initiale appropriée. A titre d'exemple, à la figure 10, la plage de travail se trouve entre les points C et D. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux 30 seules formes d'exécution de cette soupape qui viennent d'être décrites à titre dtexemples non limitatifs ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. 72 17525 9 2137982 BEVENDIGATIONS 1. - Soupape de surpression, pour amortisseurs de pare-chocs de véhicules automobiles, constituée par des alésages dans un piston ou dans un obturateur, qui sont fermés par un obturateur 5 plat en position de repos et sont libérés par soulèvement de cet obturateur lorsqu'une surpression déterminée règne sur un côté du piston, ou de l'obturateur dans lequel sont formés les alésages, des ressorts étant prévus pour maintenir les obturateurs plats appliqués sur leur siège, caractérisée en ce que les 10 ressorts de soupape sont adaptés de façon que la course de décollement de l'obturateur plat et, de ce fait, la force d' amortissement, soient, au moins dans la plage detravail intéressée, pratiquement indépendantes de la modification de la vitesse du piston tout au long de la course de celui-ci et aussi 15 indépendantes de la température. 2. - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que les alésages ont un diamètre suffisamment grand pour donner avec des ressorts adaptés en conséquence un diagramme d'amortissement indépendant de l'énergie de choc, c'est à dire de la 20 vitesse initiale d'impact et de la masse du véhicule. 3. - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que les alésages ont un diamètre suffisamment petit pour donner, avec des ressorts adaptés en conséquence, une force d'amortissement qui augmente avec la vitesse initiale d'impact mais 25 reste constante pendant toute la course du piston. 4» - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ressort de soupape a une caractéristique force-course pratiquement horizontale dans la plage de travail. 5. - Soupape selon les revendications 1 et 4, caractérisée 30 en ce que la rondelle élastique tronconique prévue comme ressort de soupape est soumise à une tension initiale telle que sa caractéristique force-course est à peu près horizontale dans la plage de travail. 6. - Soupape selon les revendications 1 et 4, caractérisée 35 en ce que le ressort hélicoïdal prévu comme ressort de soupape a une caractéristique force-course très plate et en ce qu'il est soumis à une forte tension initiale de façon que sa caractéristique soit à peu près horizontale dans la plage de travail. 7. - Soupape selon l'ensemble des revendications 1, 4 et 5, 40 caractérisée en ce que l'obturateur plat est conformé en rondelle 72 17525 10 2137982 élastique tronconique et en ce que sa zone d'appui se trouve près de son bord intérieur» 8. - Soupape selon la revendication 7, caractérisée en ce que la face sur laquelle prend appui la rondelle, le piston 5 ou l'obturateur de l'amortisseur et une bague entretoise définissent ensemble une gorge dans laquelle vient s'insérer le bord intérieur de la rondelle élastique. 9. - Soupape selon la revendication 7* caractérisée en ce que la face d'appui est constituée par une seconde rondelle 10 élastique tronconique, plus épaisse, qui, à l'état de repos, converge vers le piston, prend appui par son bord intérieur contre la rondelle élastique formant obturateur et, par son bord extérieur, contre une rondelle d'arrêt immobilisée sur la tige de piston, ou sur le piston ou l'obturateur de L'amortisseur 15 10. - Soupape selon la revendication 6, caractérisée en ce que le ressort hélicoïdal est conique et prend appui, d'une part, contre l'obturateur plat qui ferme les alésages de la soupape et, d'autre part, contre une bague d'arrêt immobilisée sur le piston ou l'obturateur de 1'amortisseur, ou sur la tige de 20 piston. 11. - Soupape selon la revendication 6, caractérisée en ce que le ressort hélicoïdal est logé dans une cavité du piston ou de l'obturateur de l'amortisseur.