Brevet FR2460797A1 — publié le 19810130

La présente invention concerne les suspensions avant de motocycles par fourche télescopique. Une fourche télescopique est essentiellement constituée de deux tubes, disposés symétriquement par rapport au plan médian de la roue, et sur lesquels est fixé l'axe de la roue, coulissant sur deux tubes solidaires de la partie "suspendue" du motocycle. Chaque ensemble tube fixe-tube coulissant, appelé "bras de fourche", comprend en outre un dispositif amortisseur hydraulique, situé à l'intérieur de ces tubes, et un dispositif élastique, constitué le plus souvent par un ressort hélicoidal. Ces différents éléments assurent les trois fonctions nécessaires à une suspension : guidage de la roue, élasticité, amortissement. La figure i montre, à titre d'exemple, une coupe schématique d'un bras de fourche représentatif de la disposition qu'on retrouve sur la plupart des fourches télescopiques de motocycles produites actuellement. On reconnait le tube fixe 1 et le fourreau coulissant 2 avec l'alésage 3 destiné à recevoir l'axe de la roue. Le déplacement du fourreau sur le tube fixe est contrôlé par le ressort 4 et par un dispositif amortisseur hydraulique constitué essentiellement d'un piston 5, se déplaçant à l'intérieur du tube fixe, d'un clapet 6, et d'un ou plusieurs orifices calibrés 7 ; ces dernières pièces étant complètement immergées dans de l'huile 8 qui agit, à la fois, comme fluide d'amortissement et comme lubrifiant. On remarque que, suivant la position relative du fourreau et du tube fixe, le niveau 9 de l'huile varie, faisant varier le volume de l'air 10 emprisonné dans la partie supérieure du tube. I1 en résulte que cet air voit sa pression /varier lors des mouvements de suspension, et qu'il agit comme un ressort pneumatique. L'influence de ce ressort pneumatique est d'autant plus grande que la pression de l'air s'applique à une surface relativement importante : l'analyse du fonctionnement montre que la surface à prendre en considération pour calcu ler l'effet de ressort produit par les variations de pression de cet air est celle de l'alésage du tube coulissant. Cette surface est nettement plus impor tante que, par exemple, celle du piston de l'amortisseur hydraulique. Cet effet de ressort pneumatique existe même lorsque la pression ini tiale, c'est-à-dire la pression régnant à l'intérieur de la fourche lorsque celle-ci est en extension complète, est égale à la pression atmosphérique. Mais il peut être renforcé considérablement si l'on dispose d'un système permettant de faire en sorte que cette pression initiale soit supérieure à la pression atmosphérique. Cette propriété est exploitée sur un certain nombre de fourches télescopiques perfectionnées, qui disposent d'une valve de gonflage située, le plus souvent, sur le bouchon il obturant le tube supérieur. L'emploi de cette valve permet, d'une part, d'utiliser une pression d'air initiale supérieure à la pression atmosphérique, et, d'autre part, de régler cette pression initiale à la valeur choisie. Ce qui permet, d'une part, de soulager, voire de supprimer, le ressort hélicoïdal en acier 4, et, d'autre part, de disposer d'un moyen simple de réglage de la fonction "élasticité". Le dispositif objet de l'invention a pour but d'adjoindre aux avantages du système connu de fourche télescopique munie d'une valve de gonflage (avantages qui concernent la fonction "élasticité"), la possibilité de renforcer l'amortissement et de le régler facilement, Pour cela, dans une fourche télescopique conforme a'à l'invention, le volume situé au-dessus de la surface de l'huile est divisé en, au moins, deux capacités reliées entre elles par un ou plusieurs orifices calibrés, ou par tout autre moyen connu capable de freiner le passage de l'air entre ces capacités (parmi ces moyens connus, citons, en particulier, les clapets élastiques et les clapets tarés au moyen de ressorts). La figure 2 représente, à titre d'exemple nullement limitatif, une réalisation conforme à l'invention. Le volume situé au-dessus du niveau de l'huile se trouve divisé en deux volumes 12 et 13 ; ce dernier se trouvant, dans cet exemple, situé à 1 'inté- rieur du bouchon 14 obturant le tube fixe. Un gicleur 15, muni d'un orifice calibré 16, contrôle le passage de l'air entre les volumes 12 et 13. Lors des mouvements de compression, le niveau d'huile remonte, comprimant l'air contenu dans le volume 12. L'augmentation de pression dans le volume 12 a pour effets de s'opposer à la force provoquant la compression de la four che et de provoquer un flux d'air vers la chambre 13. Toutefois, le passage de l'air à travers l'orifice calibré 16 provoque une chute de pression de sorte que, lors des mouvements de compression de la fourche, la pression régnant dans la chambre 13 est inférieure à la pression régnant dans le volume 12. A la fin du mouvement de compression, l'énergie élastique stockée, sous forme d'air comprimé, dans la chambre 13 est donc plus faible que l'énergie qu'il a fallu dépenser pour vaincre la résistance provoquée par la pression de l'air régnant dans la chambre 12. Lors du mouvement d'extension suivant ce mouvement de compression, le flux d'air de la chambre 13 vers la chambre 12 à travers l'orifice calibré 16 provoque une chute de pression. De sorte que la pression régnant dans la chambre 12, pression produisant une force tendant à repousser le fourreau vers sa position d'équilibre, est inférieure à la pression régnant dans la chambre 13. Ainsi, l'énergie restituée est-elle plus faible que l'énergie stockée (qui, elle-même était plus faible que l'énergie qu'il avait fallu dépenser pour la stocker). Le raisonnement ci-dessus a été établi en supposant que la fourche était d'abord soumise à un mouvement de compression, avant de revenir vers sa position d'équilibre. Un raisonnement analogue, effectué dans le cas où la fourche est d'abord soumise à un mouvement d'extension, à partir de sa position d'équilibre, avant de revenir vers cette dernière, aboutit à un résultat analogue : tout mouvement, dans un sens ou dans l'autre, du tube coulissant par rapport au tube fixe, provoque une variation de pression dans le volume 13 et un flux d'air à travers l'orifice calibré 16, qui déterminent un déphasage de la réaction élastique de l'air contenu dans la fourche et une absorption d'énergie mécanique. Il en résulte un amortissement supplémentaire, qui vient s'ajouter à l'amortissement dû au système hydraulique classique. Les caractéristiques de cet amortissement supplémentaire sont particulièrement intéressantes dans la mesure où elles complètent de façon heureuse les caractéristiques du système d 'amortissement hydraulique que l'on rencontre habituellement sur les fourches télescopiques, et dans la mesure où elles sont particulièrement bien adaptées aux besoins d'une suspension avant de motocycle. Dans la réalisation représentée par la figure 2, on remarque que 1 'ori- fice calibré 16 est situé sur une pièce 15 munie d'un filetage. Une telle disposition, analogue au système utilisé sur les carburateurs, où il porte le nom de "gicleur", pour régler le débit d'essence, permet de modifier très facilement le calibrage de l'orifice aux fins de réglage de l'amortissement. On note également que ce gicleur 15 est vissé à la partie supérieure d'un tube long et étroit 17. Cette disposition, outre le fait qu'elle facilite l'accès au gicleur, est destinée à augmenter la hauteur du matelas d'air existant entre l'orifice du gicleur et le niveau de l'huile lorsque la fourche est comprimée au maximum t de façon à réduire les risques de voir des projections d'huile atteindre cet orifice et pénétrer dans la chambre 13, ce qui aurait pour conséquence néfaste de modifier la répartition des volumes déterminée pour les chambres 12 et 13. Du reste, il est possible de renforcer l'efficacité de cette disposition en introduisant dans le tube 17 un système de chicanes tel, par exemple, que celui représenté (18) sur la figure 3. Outre la possibilité déjà mentionnée de régler l'amortissement en changeant le gicleur 15, il en existe une deuxième permise par la présence de la valve 19. En augmentant la pression initiale (pression regnant dans la fourche lorsque celle-ci est en extension complète), ce qui revient à augmenter la quantité d'air contenue dans le système, on augmente la densité de l'air, et par suite, le freinage provoqué par l'orifice calibré. Cette propriété est particulièrement intéressante, puisqu 'une mêne opération (gonflage ou dégonflage) permet de faire varier simultanément, et dans le sens souhaité, la raideur élastique de la suspension et son amortissement. I1 va de soi que la réalisation décrite ci-dessus et illustrée par la figure 2 n'est donnée qu'a' titre d'exemple non limitatif, et qu'il est possible de concevoir d'autres formes de réalisation tout en restant conforme à 1 'in- vention. C'est ainsi qu'il est possible de remplacer l'air par un autre gaz présentant l'avantage de ne pas oxyder l'huile et d'être plus facile à étancher (azote, par exemple). Il est également possible, tout en restant conforme à l'invention, de replacer I 'orifice calibré 16 par tout autre système connu permettant de freiner le passage de l'air ou du gaz entre les deux chambres 12 et 13. On peut, par exemple, utiliser le jeu existant entre deux pièces cylindriques. On peut, également, utiliser une aiguille conique pénétrant dans un logement conique ou cylindrique ; la profondeur de pénétration dans son logement déteninant le degré de freinage du système. Ou encore, on peut faire appel à un ou plusieurs clapets tarés par des ressorts ou un ou plusieurs clapets élastiques, analogues à ceux qui sont utilisés pour contrôler le passage de l'huile dans certains amortisseurs hydrauliques. Le système décrit ci-dessus fait appel à deux chambres, 12 et 13. Il est également possible, tout en restant conforme à l'invention, d'utiliser plus de deux chambres, conuniquant entre elles par des moyens assurant le freinage des flux de gaz, et disposee/it "en série", soit "en parallèle", Le fonctionnement, dans ce cas, ne diffère pas fondamentalement de celui qui a été décrit plus haut dans le cas de deux chambres :tout mouvement de la suspension se traduisant par un flux d'air à travers les systèmes de freinage, produisant 1 'amortissement recherché. L'invention s'applique principalement aux suspensions avant de motocycles par fourche télescopique. Mais elle peut également s'appliquer à tout élément de suspension dont la technologie est voisine de celle des fourches télescopiques ; c 'est-à-dire tout élément de suspension constitué de deux tubes coulissant l'un sur l'autre et contenant de 1 'huile, de telle sorte que ce niveau d'huile varie de façon appréciable en fonction de la position d 'enfon- cément des deux tubes. REVENDICATIONS 1 - Elément de suspension télescopique constitué de deux tubes coulissant l'un sur l'autre et contenant de l'huile (et pouvant éventuellement, mais non obligatoirement, contenir un ressort métallique et un système amortisseur hydraulique), caractérisé par le fait que le volume situé au-dessus du niveau de l'huile, et occupé par de l'air ou tout autre gaz, est divisé en plusieurs capacités communiquant entre elles par des dispositifs permettant à l'air ou au gaz de passer de l'une à l'autre, tout en freinant ce passage. 2 - Elément de suspension suivant la revendication 1, caractérisé par la fait que le volume situé au-dessus du niveau de l'huile est divisé en deux capacités communiquant entre elles par des dispositifs permettant à l'air ou au gaz de passer de l'une à l'autre tout en freinant ce passage. 3 - Elément de suspension suivant la revendication 2 caractérisé par le fait que le dispositif permettant à l'air ou au gaz de passer tout en freinant ce passage est constitué par un ou plusieurs orifices calibrés. 4 - Elément de suspension suivant la revendication 3 caractérisé par le fait que l'un au moins des orifices calibrés est situé sur un gicleur interchangeable. 5 - Elément de suspension suivant la revendication 2 caractérisé par ou au gaz le fait que le dispositif permettant à l'air/de passer tout en freinant son passage est constitué par deux pièces cylindriques ou coniques assemblées avec un faible jeu. 6 - Elément de suspension suivant la revendication 5 caractérisé par le fait que le jeu du système de passage de l'air ou du gaz peut être modifié pour réglage. 7 - Elément de suspension suivant la revendication 2 caractérisé par le fait que le dispositif assurant le passage et le freinage de l'air ou du gaz est un clapet taré par un ressort ou un clapet élastique. 8 - Elément de suspension suivant la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé par le fait que le dispositif assurant le passage et le freinage de l'air ou du gaz est une combinaison de deux ou plusieurs des dispositifs cités dans les revendications 3, 4, 5, 6 et 7. 9 - Elément de suspension suivant la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé par le fait que le dispositif permettant le passage et le freinage de l'air ou du gaz entre la chambre en contact avec le niveau de l'huile et la chambre suivante est situé à l'extrémité supérieure d'un tube long et étroit, destiné à éviter que le-dit dispositif soit atteint par des projections d'huile. 10 - Elément de suspension suivant la revendication 9 caractérisé par la présence de chicanes à l'intérieur du tube long et étroit. 11 - Elément de suspension suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par la présence d'une valve permettant d'augmenter et de régler la quantité d'air ou de gaz qu'il contient. 12 - Elément de suspension suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il constitue l'un des deux bras d'une fourche télescopique de motocycle.