Brevet FR2404772A1 — publié le 19790427

L'invention est relative aux amortisseurs hydrauliques d'oscillations d'ensembles mécaniques. Elle concerne un perfectionnement aux appareils comprenant un corps tubulaire cylindrique eontenant un liquide et dans lequel coulisse un piston amortisseur ménageant deux chambres de travail. Dans ce type d'amortisseur, le piston est muni de soupapes de mise en communication des deux chambres de travail. Ces soupapes portent des clapets tarés qui stouvrent lorsqu'apparait dans l'une des chambres une surpression provoquée par le déplacement relatif du piston dans le cylindre. L'amortisseur est interposé entre deux ensembles mécaniques dont les oscillations relatives sont à amortir. Par exemple, dans un véhicule automobile, le corps cylindrique est relié à la carrosserie et le piston est relié par l'intermédiaire d'une tige traversant le corps cylindrique à un essieu portant une roue. En fonctionnement, le déplacement relatif d'une attache de l'amortisseur à la carrosserie ou à la roue provoque la transmission vers l'autre d'une force d'autant plus grande que l'amortisseur est efficace. Lorsque l'amortisseur est relié parses extrémités à deux masses de momie grandeur, il est possible de le doter de caractéristiques d'amortissement bien adaptées à fonction qu'il doit remplir. Mais dans la pratique, comme c'est le cas d'un amortisseur de véhicule automobile par exemple, l'amortisseur est interposé entre deux masses de grandeurs très différentes dont l'une au moins est variable notamment en fonction de la charge supportée par la carrosserie. Les forces d'amortissement qu'un tel amortisseur met en jeu, commandées par les pressions régnant dans les chambres, sont cependant les mêmes que l'augmentation de pression soit provoquée par un mouvement de la roue ou par un mouvement de la carrosserie. I1 n'est donc pas possible d'obtenir un fonctionnement satisfaisant dans les deux cas. On a cherché à perfectionner les amortisseurs de ce type. Par exemple, on connait par le brevet français 2 230 899 un amortisseur hydraulique dont la courbe d'amortissement est adaptée en fonction du mouvement de la suspension d'une roue. Dans ce brevet, on s'arrange pour que les soupapes d'amortissement du piston de l'amortisseur ne fonctionnent que -pour des vitesses d'qscillation relativement grandes. La nouveauté réside dans le fait que les deux chambres de travail sont mises en communication par une dérivation indépendante des soupapes et dans laquelle un tiroir sensible à la pression régnant dans les chambres établit une section de passage qui devient plus étroite à mesure que la vitesse d'oscillation augmente.On obtient ainsi, gracie au tiroir de court circuit pour les faibles mouvementS un passage du liquideau travers du piston, dans les deux sens, pratiquement sans freinage. Le fonctionnement d'un tel amortisseur est satisfaisant lorsqu'il s'agit d'amortir les oscillations d'une roue dont la masse et les conditions de travail sont bien connues. Mais si l'amortisseur est sollicité en son autre extrémité par une oscillation de la carrosserie, son fonctionnement n'estpas satisfaisant en raison des valeurs très différentes des masses en mouvement, valeurs qui impliquent normalement le développement par l'amortisseur de forces adaptées à la valeur propre de chacune des masses à amortir. L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant un amortisseur hydraulique capable de délivrer des forces d'amortissement dont la valeur est adaptée aux valeurs respectives des masses reliées à cha cune de ses extrémités. On conçoit déjà que l'amortisseur selon l'invention, interposé enfredux masses de valeurs différentes dont les oscillations sont à amortir, délivre deux forces d'amortissement de valeurs différentes selon que le mouvement à amortir provient de l'une ou de l'autre de ses extrémités. L'amortisseur hydraulique selon l'invention comprend donc, comme connu en soi,un cylindre dans lequel coulisse un piston délimitant deux chambres de travail et des moyens de mise en communication desdites chambres en fonction de la pression, lesdits moyens étant constitués par des passages calibrés ou des soupapes munies de clapets tarés portés par le piston, et il est caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif accélérométrique à masse mobile sollicitée par les mouvements du piston et agencée de façon à mettre en communication, lorsqu'elle est sollicitée, les deux chambres de travail, ce gracie à quoi, le piston étant relié à une première masse à amortir, la communication qui s'établit fournit une première loi d'amortissement adaptée à la première masse, tandis qu'une seconde loi d'amortissement est fournie par les moyens connus lorsque l'amortisseur est sollicité par son autre extrémités en relation avec une seconde masse à amortir dont la valeur est supérieure à la première, la masse accélérométrique mobile demeurant alors sans effet. Dans une première forme de réalisation de l'invention, la masse accélé métrique mobile est logée à l'intérieur du piston. Elle coulisse sur la tige du piston et comporte des butées en contact avec des clapets tarés. En variante la masse accélérométrique est en deux parties. Dans une autre forme de réalisation, les moyens de mise en communica- tion sont constitués par deux conduits reliés chacun à une chambre de travail, la masse mobile comportant des moyens pour relier les deux conduits en fonction des accélérations qu'elle supporte. Dans une autre forme de réalisation, la masse mobile est logée dans un boitier monté sur l'axe du piston. Enfin, une autre forme de réalisation de l'invention consiste à disposer la masse mobile dans un boitier indépendant inséré dans un circuit hydraulique de dérivation relié aux deux chambres de travail de l'amortisseur. Une disposition complémentaire de l'invention consiste à conformer le corps tubulaire de l'amortisseur selon un profil évolutif par exemple un cône. Cette disposition complémentaire peut être utilisée en combinaison avec les formes de réalisation citées ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit et du dessin dans lequel - la figure 1 est une coupe schématique d'un amortisseur conforme à l'invention. - la figure 2 est un schéma partiel d'une variante dans laquelle la masse mobile est subdivisée en deux masses élémentaires. - la figure 3 est un schéma partiel d'une autre forme de réalisation. - la figure 4 est une coupe partielle suivant l'axe A-A de la figure 3. - la figure 5 est un schéma partiel d'unè variante de réalisation de la masse mobile. - la figure 6 est un schéma d'un dispositif amortisseur selon l'invention pour encore une autre forme de réalisation. - la figure 7 est un exemple d'une installation comprenant une masse selon l'invention combinée avec un amortisseur classique. Dans la figure 1 on a représenté un amortisseur de véhicule automobile. L'amortisseur comprend un corps cylindrique l rempli du liquide d'amortissement et dans lequel coulisse un piston 2 porté par une tige 3. Le cylindre 1 est relié à la carrosserie du véhicule par la bride 4. Le piston 2 est relié à un essieu 5 portant une roue par l'intermédiaire de la tige 3 traversant la paroi inférieure de l'amortisseur munie d'un joint 6. Le piston 2 divise la cavité interne du cylindre en deux chambres de travail 7 et 8. Deux conduits diamétralement opposés 9 et 10 traversent de part en part le piston 2 et sont obturés par des clapets tarés constitués par les extrémités de la lame flexible 1l en appui sur une butée lll. La lame flexible 11 et la butée lll sont disposées à l'intérieur d'un chambrage cylindrique ménagé dans le piston et dont la paroi 2l joue le rôle de fixation du piston 2 sur la tige 3. Les ouvertures 22 permettent le mouvement du liquide d'amortissement sans freinage. Deux conduits identiques non visibles sur la figure, décalés angulairement des conduits 9 et 10 d'un angle de 900 traversent de part en part le piston et sont obturés par des clapets tarés constitués par les extrémités de la lame flexible 12 en appui sur sa butée 12l . Une chambre réservoir de gaz sous pression 13 fermée par une paroi coulissante 14 munie d'un joint annulaire d'étanchéité 15 occupe la partie supérieure du cylindre 1. La partie centrale du piston 2 porte un alésage cylindrique axial 16 pour le logement de la masse mobile 17 coulissant sur une portée cylindrique 18 usinée sur la tige 3 du piston. La masse 17 est un cylindre dont les faces parallèles d'extrémité portent des butées annulaires 19 et 20 respectivement en contact avec les clapets tarés li et 12. Les clapets 11 et 12 obturent l'alésage central 16. Au repos, les clapets obturent, en outre, les conduits traversant le piston de telle sorte que les chambres de travail 7 et 8 sont indépendantes l'une de l'autre. Lorsqu'une sollicitation dans le sens de la flèche fl est transmise au piston par la tige 3 reliée à l'essieu portant la roue, la masse accélérométrique mobile 17, coulissant sur la portée 18 de la tige 3 par l'effet d'inertie, ouvre les clapets 11 qui démasquent les conduits 9 et 10 par lesquels le fluide sous pression de la chambre de travail 7 peut s'écouler dans la chambre de travail 8. Pour une sollicitation dans le sens de la flèche f2 la masse mobile 17 ouvre les clapets 12. Le fluide peut s'écouler de la chambre de travail 8 vers la chambre de travail 7. En choisissant convenablement les dimensions et la nature du matériau constituant la masse mobile 17 et compte tenu de la raideur des clapets,il ilest possible d'obtenir une première loi d'amortissement bien adaptée aux oscillations de la roue. Une sollicitation transmise par la carrosserie du véhicule à la bride 4 et par conséquent au corps cylindrique 1 de l'amortisseur dans le sens de la flèche F1 ou de la flèche F2 est sans effet sur la masse mobile 17 liée au piston 2. Seuls les clapets 1I ou I2, selon le sens de la sollicitation, s'ouvrent en raison de l'augmentation de la pression produite dans les chambres de travail 7 ou 8. On obtient ainsi,d'une manière connue en soi, une seconde loi d'amortissement bien adaptée aux oscillations de la carrosserie et qui est due uniquement aux caractéristiques des clapets tarés obturant les conduits traversant le piston. Dans cet ensemble de réalisation de l'invention on a montré les moyens à mettre en oeuvre pour obtenir deux lois différentes d'amortissement adaptées à l'amortissement des oscillations de deux ensembles mécaniques dont les masses sont de valeurs très différentes grâce à la mise en oeuvre d'une masse accélérométrique mobile sollicitée par les oscillations de l'ensemble mécanique dont la masse est la plus faible. Une disposition complémentaire de l'invention prévoit 'intervenir simultanément sur les deux lois d'amortissement obtenues selon l'invention. Le moyen consiste à conformer le corps cylindrique de l'amortisseur selon une-section évolutive, par exemple un cône à faible pente, ce grâce à quoi, le jeu existant entre le piston coulissant et le cylindre est variable et définit des passages calibrés supplémentaires pour le liquide d'amortissement.A cet effet le corps 1 est entouré, sur une partie de sa longueur, par une chemise 11 emmanchée à force et dont la paroi interne a été préalablement usinée de manière à ce qu'elle présente une légère conicité, le diamètre le plus grand étant situé vers l'extrémité inférieure c'est-à-dire au niveau du joint 6. L'emmanchement de la chemise produit sur le corps de l'amortisseur, dont la surface interne a été préparée selon les techniques connues, une déformation qui augmente les fuites lorsque le piston est en bas de sa course et les réduit lorsque le piston est en haut. Dans la figure 2, la partie centrale du piston comporte deux chambrages axiaux 161 - 162 pour le logement de deux masses élémentaires identiques 171 172 constituant la masse accélérométrique de l'invention. Les chambrages sont séparés par une paroi 21 dans laquelle est fixée la tige 3 d piston 2. La masse 171 coulisse sur une portée cylindrique 181 ménagée sur la tige 3 tandis que la masse 172 coulisse sur une portée cylindrique 182 d'une bague 22 emmanchée à force sur la tige 3. Les masses 171 - 172 sont en contact d'une part avec la paroi 21 et, d'autre part, par leurs butées annulaires 19 - 20 avec les clapets tarés, respectivement 11 et 12 obturant les conduits tels que 9 et 10.Selon le sens de la sollicitation transmise au piston 2 par la tige 3, l'une des masses 17p ou 172, par effet d'inertie, ouvre les clapets 11 ou 12 qui démasquent les passages de mise en communication des deux chambres de tramail Dans cet exemple, les masses 171 - 172 sont identiques dans le but d'obtenir deux lois d'amortissement identiques pour les deux sens de sollicitations possibles. Des masses de valeurs différentes seront choisies pour obtenir des lois d'amortissement dissymétriques. Dans la figure 3 les soupapes de mise en communication des deux chambres de travail 7 et 8 sont remplacées par des passages calibrés tels que 90. Le piston 2 comporte un alésage cylindrique axial 16 non'traversant fermé par un couvercle 160 et dont le fond permet la fixation sur la tige 3. La surface interne de l'alésage 16 comporte deux gorges circulaires à section rectangulaire 23-24 dans lesquelles débouchent des conduits tels que 25, 26 répartis angulairement sur les gorges et dont les extrémités opposées débouchent sur les faces opposées du piston 2. La masse mobile 17 est cylindrique et coulisse sans jeu sur la.surface interne de l'alésage 16 et avec jeu' sur la portée 18 de la tige 3. Elle est maintenue dans une position de repos au moyen des ressorts 27 - 28. L'alésage 16 est rempli d'un liquide pour l'amortissement de la masse mobile 17, le jeu existant entre la masse et la portée 18 de la tige 3 jouant le rôle de passages calibrés. Des trous borgnes tels que 29-30 sont ménagés dans la masse en regard des gorges 23, 24 de telle sorte qu'en position de repos de la masse, conformément à la fig. 3, il n'y ait pas de communication entre les gorges 23 et 24. Lorsque la masse 17 coulisse sous l'effet d'une sollicitation , l'un des trous borgnes tel que 29 ou 30 établit une communication entre les gorges 23 - 24 en fonction de l'accélération subie. La distance D séparant les gorges 23 - 24 peut etre choisie de manière à ce que la communication ne s'établisse qu'au delà d'un seuil déterminé d'accélération subie par la masse mobile 17, à l'inverse, la figure 4 montre comment il est possible d'obtenir la mise en communication pour une très faible valeur du déplacement D de la masse 17. Dans ce but les trous borgnes 29 - 30 sont décalés angulairement sur la masse 17 et sont situés de telle sorte qu'ils établissent la communication dès que la masse mobile s'est déplacée de la distance d qui peut être choisie très petite. Dans la figure 5, en variante, la masse mobile 17 est en forme d'anneau cylindrique coulissant dans l'alésage cylindrique axial 16 du piston 2. La position neutre de la masse est obtenue à l'aide du ressort encastré 31 fixé sur l'extrémité de la tige 3. L'alésage 16 est rempli d'un liquide pour l'amortissement de la masse. Des trous calibré-s 311 sont répartis angulairement sur le ressort 31. Une variante de réalisation s'appliquant aussi bien à la figure 3 qutà la figure 5 prévoit de remplacer les trous borgnes 29 - 30 de la masse mobile 17 par deux gorges circulaires, la face interne de l'alésage 16 comportant alors deux orifices en communication avec les conduits 25 ou 26. On prévoit aussi d'adapter le nombre des conduits 25 - 26 répartis angulairement sur le diamètre du piston en fonction des besoins. La figure 6 montre un dispositif accélérométrique de mise en communication des deux chambres de travail 7 et 8 d'un amortisseur hydraulique comportant un système indépendant, sensible à la pression et qui est constitué dans cet exemple par un piston et des soupapes. Dans ce dispositif, le fluide amortisseur traversant les passages démasqués par la masse mobile 17 sollicitée par des accélérations à un mouvement radial supprimant les effets de quantité de mouvement de la masse du liquide déplacé. Le piston 2 porté par la tige 3 comporte des passages 9 - 10 et des clapets tarés Il - 12 il coulisse dans un cylindre 1. La masse accélérométrique mobile 17 est logée dans un boitier 32 solidaire de la tige 3 du piston. Elle porte des perforations radiales telles que 33 - 34 réparties angulairement sur le diamètre. Le boitier comporte un axe creux 35 muni de perforations radiales 36 débouchant à sa surface extérieure par des évasements coniques. La tige 3 est creuse et porte des perforations radiales 37 débouchant dans la chambre de travail 8. La masse mobile 17 est cylindrique. Elle coulisse sur l'axe creux 35 par des portées 38 situées de part et d'autre des perforations radiales 36 de l'axe 35. Des conduits radiaux 39 traversent la masse mobile 17 et correspondent par leur extrémités évasées 40 aux perforations radiales 33 et 34 du boitier 32. La masse est maintenue- en position neutre à l'aide des ressorts 41 et 42, position dans laquelle il n'y a pas de communication entre les chambres de travail 7 et 8. Lorsque la masse se déplace sous l'effet d'une aceélération, les portées internes 38,coulissant sur l'axe creux, démasquent les orifices des perforations radiales 36 dudit axe et une communication s'établit entre les chambres de travail t7 et 8 permettant le passage du liquide d'amortissement. Ceci engendre une première loi d'amortissement, la seconde loi étant normalement engendrée par les soupapes dont les clapets 11 et 12 se soulèvent en fonction des pressions régnant dans les chambres 7 et 8. Dans la figure 7, l'ensemble du dispositif accélérométrique de mise en communication décrit dans la figure 6 est disposé à l'extérieur de l'amortisseur -dans un boitier 43 et relié par des canalisations 44, 45 aux deux chambres de travail 7 et 8 d'un amortisseur hydraulique classique. Cette variante offre la possibilité de choisir l'emplacement pour la fixation du boitier 43 contenant la masse accélérométrique mobile de manière à obtenir une réponse de l'amortisseur en fonction des accélérations locales détectées par la masse. L'invention qui a été décrite s'applique d'une manière générale aux amortisseurs hydrauliques à simple effet et à double effet et permet d'obtenir selon le cas, des forces d'amortissement de mêmesvaleursquel que soit le sens des sollicitations ou, au contraire, de valeurs différentes. REVENDIGATIONS 1 - Amortisseur hydraulique pour l'amortissement des oscillations relatives de deux ensembles mécaniques de masses différentes, l'amortisseur comportant un cylindre dans lequel coulisse un piston délimitant deux chambres de travail et des moyens de mise en communication desdites ehambres, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif aceélérométrique sollicité par les oscillations de l'ensemble mécanique dont la masse est la plus faible, et agencé pour établir, lorsqu'il est sollicité, une communication entre les deux chambres de travail. 2 - Amortisseur hydraulique selon la-revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif accélérométrique consiste en une masse mobile. 3 - Amortisseur hydraulique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la masse mobile est interposée entre les clapets obturant les soupapes du piston. 4 - Amortisseur hydraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la masse mobile est subdivisée en deux masses élémentaires. 5 - Amortisseur hydraulique selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif accélérométrique consiste en une masse mobile coulissant à l'intérieur d'un alésage ménagé dans le piston et comportant deux gorges circulaires reliées par des conduits débouchant sur les deux faces opposées du piston, la masse comportant sur sa face en contact avec l'alésage, des trous borgnes disposés pour établir lorsque la masse est sollicitée ,une communication entre les deux gorges circulaires. 6 - Amortisseur hydraulique selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif accélérométrique consiste en une masse mobile coulissant à l'intérieur d'un alésage ménagé dans le piston et dans lequel débouchent des conduits en communication avec les deux faces opposées du piston. 7 - Amortisseur hydraulique selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que la masse mobile est un anneau cylindrique porté par un ressort central. 8 - Amortisseur hydraulique selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif accéléromètrique consiste en une masse mobile logée dans un boitier communiquant avec l'une des chambres de travail, la masse coulissant sur un axe creux communiquant avec l'autre chambre de travail, la mise en communication des deux chambres s'effectuant par des ouvertures radiales. 9 - Amortisseur hydraulique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le boitier est solidaire du piston. 10 - Amortisseur hydraulique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le boitier est lui-même disposé à l'intérieur d'un boitier indépendant communiquant avec l'une des chambres de travail, l'axe creux communiquant avec l'autre chambre de travail. 11 - Amortisseur hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps tubulaire cylindrique est à section évolutive. 12 - Amortisseur hydraulique selon la revendication 11, caractérisé en ce que la section évolutive est un cône dont la base est située à la partie inférieure. 13 - Procédé d'amortissement des oscillations relatives de deux ensembles mécaniques de masses différentes, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un amortisseur conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.