Brevet FR2311226A1 — publié le 19761210

La présente invention est relative à un amortisseur hydraulique utilisable en particulier pour la fixation des pare-chocs à un véhicule automobile. Les amortisseurs hydrauliques en tant qu'éléments absorbeurs d'énergie lors de collisions à faible vitesse sont d'un emploi de plus en plus courant en construction automobile. Ils sont utilisés, en général par deux, comme supports des pare-chocs avant et arrière du véhicule ; leur rôle est de limiter l'effort maximal au moment de la collision et de ce fait d'éviter toute déformation permanente du pare-chocs lui-même et des éléments de structure auxquels ils sont attachés. Leur fonction est donc essentiellement la protection du véhicule pour des vitesses d'impact égales ou inférieures à 8 Km/heure. I1 a déjà été décrit de nombreux types d'amortisseurs hydrauliques, qui se classent en deux grands groupes a. Les amortisseurs à pression constante Dans ceux-ci un clapet taré s'ouvre quand, au moment du choc, le fluide atteint une pression déterminée, et cette pression est maintenue tout au long de la course de l'amortisseur par le jeu de ce même clapet. Dans ces conditions, le diagramme effort-déplacement de l'élément mobile de l'amortisseur est rectangulaire ; pour une course et un effort maximaux donnés, la dissipation d'énergie est maximale. Toutefois, on reproche à ces amortisseurs de développer un effort constant quelque soit la vitesse d'impact, ce qui conduit à fatiguer inutilement la structure du véhicule pour des collisions à très faible vitesse. b. Les amortisseurs sensibles à la vitesse Ce type d'amortisseur comporte un orifice de fuite dont la section décroît au fur et à mesure que la course croît. En fin de course, la section de cet orifice est nulle. De cette manière, pour un véhicule de masse déterminée, on parvient à réaliser un diagramme effort-déplacement sensiblement rectangulaire. Toutefois,à un véhicule de masse différente,correspondra un tarage différent de l'orifice de fuite. Ce type d'amortisseur contrairement au précédent qui fonctionne à effort constant et course variable en fonction de la vitesse d'impact, travaille à course fixe et effort variable dans les mêmes conditions d'essai. Par conséquent, pour les chocs à très faible vitesse, l'effort transmis au véhicule sera lui aussi très faible, ce qui est un avantage. L'invention a pour but de fournir un amortisseur hydraulique perfectionné fonctionnant comme les amortisseurs du deuxième type indiqué ci-dessus. Elle a donc pour objet un amortisseur à fluide hydraulique comportant un ensemble cylindre-piston rempli de fluide hydraulique et une tige de piston coaxiale au cylindre et s'étendant vers l'extérieur de celui-ci, le piston définissant dans le cylindre deux espaces de volume variable et étant muni de moyens pour établir une communication calibrée entre ces deux espaces, caractérisé en ce que dans l'espace compris entre ledit piston et le fond du cylindre est disposé au moins un diaphragme ayant au moins un orifice calibré et maintenu dans un plan perpendiculaire à l'axe du cylindre entre au moins deux ensembles élastiques dont la force élastique est dirigée selon l'axe du cylindre et qui prennent respectivement appui sur le fond et sur le piston. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple - Les Fig. 1 et 2 montrent des vues en coupe axiale de deux modes de réalisation de l'invention. Selon le mode de réalisation représenté à la Fig. 1, l'amortisseur hydraulique est destiné à amortir les chocs subis par un pare-chocs P vis-à-vis d'une carrosserie C d'un véhicule automobile. L'amortisseur comprend un cylindre 1 dans lequel est monté coulissant un piston 2 fixé à une tige de piston 3 qui est reçue dans un trou central 4 d'une plaque de guidage 5. Cette dernière est boulonnée sur une bride 6 entournant l'extrémité ouverte du cylindre 1 qui est fermé hermétiquement à son extrémité opposée par un capuchon fileté 7. Entre ce capuchon 7 et la face correspondante en regard du piston 2, sont montés un certain nombre d'ensembles élastiques 8a, 8b et 8c (trois dans le cas représenté) séparés par des diaphragmes 9a et 9b maintenus perpendiculairement à l'axe du cylindre par ces ensembles élastiques. Dans l'exemple représenté, ces derniers comprennent chacun un empilement d'un certain nombre de rondelles élastiquss lia et 11b toutes identiques mais montées alternativement en position inversée. En effet, chaque Rondelle élastique présente une forme tronconique et s'appuie d'une part par son bord 12 de plus petit diamètre contre le bord d'une première rondelle adjacente et d'autre part par son bord 13 de plus grand diamètre sur le bord correspondant de l'autre rondelle adjacente. Bien que cet agencement des ensembles élastiques présente certains avantages qui apparaîtront plus loin, on peut également utiliser d'autres organes élastiques tels que des ressorts à boudin ou encore des matériaux déformables pleins, organiques ou minéraux. La tige 3 comporte une portion d'épaulement 14 de diamètre supérieur au trou 4 de la plaque 5 par laquelle elle est donc retenue dans le cylindre 1. Cette portion 14 se prolonge par une extrémité étagée 15 et par un embout fileté 16 sur lesquels sont enfilés successivement, en s'appuyant sur la portion d'épaulement 14 : une coupelle de fixation 17, le bord épaissi d'un soufflet élastique 18, un disque percé formant la tête de piston 2, une rondelle d'appui 19, une rondelle de blocage 20 et un écrou 21. Le soufflet 18 est fixé par son bord opposé épaissi dans une cavité annulaire ménagée dans l'extrémité ouverte du cylindre 1 et dans la plaque de fermeture 5, à l'aide d'un anneau de retenue 22. La tête du piston 2 comporte un certain nombre de rainures périphériques axiales 23. Un jeu suffisant 24 est ménagé entre le piston 3 et le cylindre 4 pour permettre une fuite du fluide hydraulique au moment du fonctionnement de l'amortisseur ; dans le but d'améliorer le guidage mécanique il est possible d'ajuster avec plus de précision la tête de piston 2 dans le cylindre 1 et de réaliser un cértain nombre de rainures axiales sur sa périphérie pour créer la fuite nécessaire. Comme on peut le voir sur la Fig. 1, le soufflet 18 délimite deux chambres annulaires 25 et 26 respectivement avec la tige 3 et avec le corps du cylindre 1. Un fluide hydraulique constitué par exemple par de l'huile,du glyeol, de l'eau ou un mélange d'eau et de glycol, remplit le volume situé entre la tête 2 et le capuchon 7 ainsi que la chambre annulaire 26. L'amortisseur est monté avec une précontrainte des rondelles élastiques lla et 11b de manière qu'il soit, au repos, dans sa position d'extension maximale. Le fonctionnement de cet amortisseur est le suivant Un choc à l'extrémité de la tige 3 fait progresser la tête de piston 2 dans le cylindre 1 ; le fîùiae hydraulique est transvasé en passant par les rainures 23 de la tête de piston 2 et la fuite 24, et se rend dans la c ~ e annulaire 26 ; le soufflet 18 se de@orme an assurant en permanence sa fonction d'étanchéité. Dans un premier temps, d'est surtout le fluide de la première chambre 27 comprise entre la tête de piston 2 et lé premier diaphragme 9a qui est expulsé ; le fluide contenu dans les chambres suivantes 28 et 29 (et les suivantes, le cas échéant) devant en effet subir des pertes de charge supplémentaires dans les orifices des diaphragmes avant de se trouver dans la premiere chambre 27.Lorsque cette première chambre est arrives eu a de compression, les rondelles correspondantes étant & leur écrasement maximal, la deuxième chambre 28 est à son tour comprinsse, mais avec une perte de charge supplémentaire dans l'orifice du diaphragme 9a puis la troisième chambre 29 avec une perte de charge dans les orifices des diaphragmes 9z et St. I1 est évident que le fonctionnement réel est un peu différent de celui qui vient d'être décrit, la chambre 28 commançant à se comprimer avant la fin de la compression de la chambre 27 ; cependant le raisonnement reste qualitativement valable. On voit que l'ensemble qui vient d'etre déerit se comporte comme un amortisseur hydraulique à fuite variable et décroissante en fonction de la course. Il existe une grande latitude de réglage en faisant varier le nombre de diaphragmes, leurs espacements ou le diamètre des orifices des diaphragmes. Lorsque l'amortisseur est arrivé en fin de course, les rondelles élastiques, alors comprimées, repoussent la tête de piston 2 et ramènent l'amortisssur à sa position d'extension maximale en chassant le fluide de la,chambre 26 vers les chambres 27, 28 et 29 à travers la fuite 24, les rainures 23 et les orifices des diaphragmes 9a et 9b. La chambre 25 comprise entre le soufflet 18 et la tige de piston 3 a un rôle important au cours du fonctionnement de l'amortisseur,la tige 3 pénètre à l'intérieur du cylindre 1. Or, la chambre 25 a justement pour rôle de compenser cette réduction de volume. Par conséquent, le soufflet 18 en fin de course se trouve dans sa position d'extension maximale et est plaqué sur la tige 3; il reprend sa position initiale comme représenté sur le dessin, en fin de la course de retour. On remarquera que les diaphragmes 9a et 9b ont des orifices de diamètre décroissant de la tête de piston 2 vers le fond du cylindre 1 (capuchon 7). Par ailleurs, il existe un léger jeu entre les diaphragmes et la paroi du cylindre. On pourrait craindre que des fuites parasites se manifestent sur la périphérie des diaphragmes en raison de ce jeu. I1 n'en est rien car le cheminement du fluide le long des parois du cylindre est contrarié par les multiples obstacles constitués par les tranches 13 des rondelles élastiques lla, llb qui créent des pertes de charge considérables. Par conséquent, l'ajustage rigoureux en diamètre de ces diaphragmes 9a et 9b dans le cylindre 1 n'est pas nécessaire. Les rondelles élastiques lla et llb ont deux rôles 1) assurer le positionnement relatif des différents diaphragmes en position de repos et 2) fournir la force de rappel nécessaire pour ramener l'amortisseur en position d'extension après son fonctionnement. Elles ne jouent pratiquement aucun rôle dans l'absorption d'énergie de choc, car la force nécessaire à leur écrasement est minime par rapport à celles développées au cours du fonctionnement de l'amortisseur par le transvasement du fluide hydraulique. Comme déjà indiqué, il est possible de remplacer les rondelles élastiques par des ensembles élastiques d'autres types, par exemple des ressorts à boudin, qui assureraient les mêmes fonctions, mais dans ce cas, il serait indispensable de tenir compte de la fuite pouvant exister à la périphérie des diaphragmes, car l'étanchéité dynamique dont il a été question précédemment n'existerait plus. Dans le mode de réalisation de la Fig. 2, la tige 3A est solidaire d'un tube de guidage 30 entourant le corps du cylindre 1A et destiné à éviter le flambage de la tige 3A. On notera, en outre, que la tige 3A comporte un méplat axial 31 et que la plaque de fermeture 4A du cylindre est solidaire d'une plaque découpée 32 par soudage par exemple. La plaque 32 comporte un trou 33 ayant la section de la tige 3A dans le tronçon sur lequel s'étend le méplat 31. Le but de ce dispositif est d'empêcher toute rotation de la tige 3A par rapport au corps de l'amortisseur, principalement au cours du montage de l'organe sur le véhicule. Une rotation de la tige 3A aurait pour conséquence le vrillage du soufflet 18 et sa mise hors d'usage. REVENDICATIONS 1 - Amortisseur à fluide hydraulique comportant un ensemble cylindre-piston rempli de fluide hydraulique et une tige de piston coaxiale au cylindre s'étendant vers l'extérieur de celui-ci, le piston définissant dans le cylindre deux espaces de volume variable et dtant muni de moyens pour établir une communication & llbrée entre ces deux espaces, caractérisé en ce que dans l'espace (27, 28, 29) compris entre ledit piston (2) et le fond (7) du cylindre (1) est disposé au moins un diaphragme (9a, 9b) ayant au meins un orifice calibré et maintenu dans un plan perpendiculaire à l'axe du cylindre (1) entre au moins deux ensembles élastiques (8a, 8b, 8c) dent la force élastique est dirigée selon l'axe du cylindre (1) et qui prennent respectivement appui sur le fond (7) et sur le piston (2). ;- Amortisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que @esdits ensembles élastiques (8a, 8b, 8c) sont constitués chacun par un empilement de rondelles élastiques (lla, 11b) de norme tronconique,coaxiales à l'axe du cylindre et placées alterna vivement en position inversée. 3 - Amortisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits ensembles élastiques sont constitués chacun par un ressort à boudin coaxial à l'axe du cylindre. 4 - Amortisseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins deux diaphragmes (9a et et 9b) dont les orifices calibrés sont décroissants du piston (2) vers le fond (7) du cylindre (1). 5 5 - Amortisseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à ik caractérisé en ce que dans l'espace compris entre le piston (2) et l'extrémité ouverte du cylindre (1), espace qui est traversé par ladite tige (3), est placé un soufflet élastique (18) ménageant dans cet espace une première chambre (25) de compensation de forme à peu près annulaire et communiquant avec l'extérieur et une -deuxième chambre (2F) également à peu près annulaire étanche vis à-vis de la première chambre (25) mais communiquant avec l'espace (27, 28, 29) ménagé entre le piston (2) et le fond (7) du cylindre (1). 6 - Amortisseur suivant l'une quelconque des revendica tions 1 à 5, caractérisé en ce que ledit cylindre (1) est obturé par une plaque de guidage (4) traversée par ladite tige (3). 7 - Amortisseur suivant les revendications 5 et 6 prises ensemble caractérisé en ce que ledit soufflet (18) est fixé d'une part à ladite tige (3) près du piston (2) et d'autre part au cylindre (1) à l'extrémité ouverte de celui-ci eh étant serré par ladite plaque de guidage (4). 8 - Amortisseur suivant l'une quelconque deg revendica-tions 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu un tube de guidage (30) solidaire de ladite tige (3A) et coulissant coaxialement sur le corps dudit cylindre (1). 9 - Amortisseur suivant l'une quelconque des revendioations 6 à 8, caractérisé en ce que ladite plaqVe de guidage (4A) comporte une plaque auxiliaire (32) dans laquelle est prévu un de forme non circulaire (33) et en ce que la tige (3A) présente sur au moins une partie de sa longueur une section non circulaire complémentaire audit trou, et formée par exemple par un méplat axial (31).