Brevet FR2503641A1 — publié le 19821015

L'invention concerne un dispositif hydraulique d'amortissement des mouvements de la partie suspendue d'un véhicule, par rapport a sa partie non suspendue. I1 est d'usage courant d'associer à chaque roue d'un véhicule un amortisseur hydraulique télescopique reliant entre elles les parties suspendues et non suspendues d'un véhicule, L'amortissement des mouvements de déplacement relatif entre ces deux parties est assuré par un système de clapets et/ou d'étranglements ménagés dans le piston de l'amortisseur et freinant l'écou- lement du liquide d'une face à l'autre du piston. Le niveau d'amortissement réalise conditionne, d'une part le confort des occupants, d'autre part la stabilité de cap du véhicule. Or, pour avoir un bon confort, il faut un amortissement relativement faible des mouvements verticaux de la partie suspendue, ou mouvements de pompage, alors que pour avoir une bonne stabilité de cap il faut un amortissement relativement important des mouvements de roulis. Dans les dispositifs précités, les mouvements de pompage, et les mouvements de roulis étant amortis par les memes organes, ceux-ci doivent donc réaliser un compromis entre les besoins dans l'un et l'autre cas. Le but principal de l'invention est de fournir des moyens permettant de découpler les amortissements en pompage et en roulis, afin d'avoir un faible amortissement des mouvementsde pompage, pour favoriser le confort, et un fort amortissement des mouvements de roulis, pour améliorer la stabilité de cap. Un autre but de l'invention est d'utiliser les moyens précédents pour introduire une raideur assurant la fonction anti-dévers. L'invention a donc pour objet un dispositif hydraulique d'amortissement pour la suspension d'un véhi cule automobile comportant au moins deux trains de roues à chacune desquelles est associé un vérin hydraulique disposé entre la partie non suspendue et la partie suspendue du véhicule et comprenant un piston coulissant dans un cylindre et délimitant une chambre inférieure et une chambre supérieure, des moyens étant prévus pour amortir les déplacements du piston par rapport au cylindre. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte entre les chambres de l'un des vérins associés à un même train-de roues et les chambres de l'autre vérin, des conduits d'interconnexion dans lesquels sont prévus deux groupes d'éléments amortisseurs qui dans les groupes respectifs sont affectés, au moins à titre principal, à l'amortissement des mouvements verticaux et à l'amortissement des mouvements de roulis du véhicule. Alors que dans les dispositifs connus, les étranglements de freinage du liquide ou autres éléments amortisseurs, sont prévus exclusivement à l'intérieur des vérins et agissent doncindistinctement à l'égard des mouvements de pompage et des mouvements de roulis, avec un niveau d'amortissement identique, suivant l1in- vention, la répartition en deux groupes et la spécialisation des fonctions dans chaque groupe, rendues possibles par la liaison entre les chambres des vérins d'un même train et la localisation horsdesvérins, dans les conduits d'interconnexion, des éléments amortisseurs, permettent de satisfaire aux conditions énoncées précédemment, à savoir un faible amortissement pour les mouvements verticaux et un fort amortissement pour les mouvements de roulis, moyennant un choix approprié des caractéristiques des éléments amortisseurs des groupes respectifs. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les éléments amortisseurs du.premier groupe sont disposés sur des conduits reliant la chambre inférieure de chaque vérin à la chambre supérieure de l'autre vérin, tandis que les éléments amortisseurs du deuxième groupe sont disposés sur des conduits reliant chacune de deux chambres homologues des vérins respectifs à une chambre correspondante, de volume variable,d'une capacité intermédiaire, des moyens étant en outre prévus pour relier sélectivement à un vase de compensation chacune des chambres des vérins. Par l'effet de cette disposition, un mouvement de pompage détermine des transferts croisés de liquide entre les deux vérins à travers deux éléments amortisseurs du premier groupe, à faible amortissement, alors que en cas de roulis, des transferts ont lieu entre chacune des chambres homologues des vérins et les chambres respectives, dont le volume varie corrélativement, de la capacité intermédiaire, l'un au moins de ces transferts s'opérant à travers un élément amortisseur du second groupe, à pouvoir d'amortissement élevé. Quant au vase de compensation, sa fonction est d'absorber,dans tous les cas, les différences entre les volumes de liquide déplacé, lors des débattements des tiges de vérin. La capacité intermédiaire est avantageusement constituée par un cylindre dans lequel les deux chambres sont délimitées par un piston flottant soumis à l'action de deux ressorts antagonistes. La présence des deux ressorts, en s'opposant aux mouvements du piston introduit de façon particulièrement simple une raideur assurant la fonction anti-dévers. Les éléments amortisseurs sont de préférence constitués par des clapets, par exemple à bille et ressort. Un exemple de réalisation fait l'objet de la description qui suit, en référence aux dessins joints dans lequels - la Fig. 1 est un schéma du dispositif d'amortissement représenté alors que les deux roues d'un même train sont soumises à des sollicitations symétriques; - la Fig. 2 est un schéma du même dispositif représenté alors que les deux roues d'un même train sont soumises à des sollicitations opposées. Le dispositif représenté comporte, pour chacune des roues, non représentées, d'un même train de véhicule, un vérin hydraulique téléscopique 1, 2. Le vérin 1 comporte un corps 3 relié à la partie non suspendue du véhicule. Dans ce corps est fixé un cylindre 4 à l'intérieur duquel coulisse un piston 5 monté à l'extrémité intérieure d'une tige 6 dont la partie extérieure est reliée à la partie suspendue du véhicule. Le piston 5 délimite dans le cylindre 4 une chambre inférieure 7 et une chambre supérieure 8. La chambre inférieure 7, par des orifices 3a, 4a, communique en permanence avec une chambre annulaire 9 formée entre le cylindre 4 et le corps 3. La chambre supérieure 8 et la chambre annulaire 9 sont fermées par un bouchon 10 qui comporte une cavité 11 communiquant, par une ouverture radiale 10a et une fente annulaire lOb formée autour de la tige de piston 6,avec la chambre supérieure 8. Le bouchon 10 porte, autour de la tige 6, un palier 12 séparant la cavité 11 d'une chambre 13 de récupération des fuites, elle-même limitée vers le haut par un couvercle 14 muni d'un joint d'étanchéité 15. La chambre 13 de récupération des fuites est reliée avec la chambre annulaire 9 par un canal 16 muni d'un clapet anti-retour 17. Le vérin 2 est identique au vérin 1. La cavité 11 du vérin 1, donc sa chambre supérieure 8, et la chambre annulaire 9 du vérin 2, donc sa chambre inférieure 7, sont reliées entre elles par des conduits 18 et 19 entre lesquels sont interposés des clapets 20 et 21 disposés en parallèle et autorisant le passage du liquide respectivement dans un sens et dans l'autre. De même, la cavité 11 du vérin 2, donc sa chambre supérieure 8, et la chambre annulaire 9 du vérin 1, donc sa chambre inférieure 7, sont reliées entre elles par des conduits 22 et 23 entre lesquels sont interposés des clapets 24 et 25 disposés en parallèle et autorisant le passage du liquide respectivement dans un sens et dans l'autre. Les conduits 18 et 23 partant des chambres supérieure 8 et inférieure 7 du vérin 1 sont-en outre reliés aux-extrémités respectives d'un canal 26 communiquant par un conduit 27 avec un vase de compensation 28. Aux extrémités du canal 26 sont disposés des clapets 29, 30, séparés par une tige 31 dont la longueur est telle qu'elle interdit lafermeture -simultanée des deux clapets. De la même façon, les conduits 22 et 19 partant des chambres supérieure 8 et inférieure 7 du vérin2 sont reliés aux- extrémités respectives d'un canal 32 qui communique avea -le vase d'expansion 28 par le conduit 27.Aux extrémités du canal 32 sont disposés des clapets 33, 34 séparés par une tige 35 dont la longueur est telle qu'elle interdit la fermeture simultanée des deux clapets. L'ensemble du dispositif est complété par une capacité intermédiaire constituée par un cylindre 36 dans lequel peut se déplacer un piston 37 maintenu, au repos, dans une position centrale sous l'action antagoniste de deux ressorts 38, 39. Le piston 37 divise le cylindre 36 en deux chambres 40, 41. La chambre 40 communique avec le conduit 23 par un conduit 42 comportant deux clapets 43, 44 disposés en parallèle. Le clapet 43, autorisant la sortie du liquide de la chambre 40, a un ressort de rappel faible parrapportau ressort de rappel du clapet 44 qui autorise la rentrée du liquide dans cette même chambre. La chambre 41 communique avec le conduit-.19 par un conduit 45 comportant deux clapets 46, 47 dis- posés en parallèle. Le clapet 46, autorisant la sortie du liquide de la chambre 41, a un ressort de rappel faible par rapport au ressort de rappel du clapet 47 qui autorise la rentrée du liquide dans cette même chambre. Les différents organes peuvent être facilement regroupés en deux sous-ensembles constitués par une boite à clapets.48 et un mécanisme anti-dévers 49,mais ces deux'sous-ensembles peuvent eux-mêmes former un ensemble unique. Lorsque les deux-roues d'un même train sont soumises à des sollicitations symétriques, correspondant à un mouvement de pompage, le dispositif décrit fonctionne de la façon suivante Sur la Fig. 1, on a supposé que lès deux vérins 1 et 2 étaient sollicités ensemble dans le-sens du raccourcissement (flèches F1 et F2). Dans ce cas, les chambres inférieures 7 des deux vérins sont sous pression, tandis que les chambres supérieures 8 ne subissent aucune pression. Du fait de la symétrie des mouvements, les pressions qui règnent dans les deux chambres inférieures 7 sont les mêmes et aucun mouvement de liquide -ne s'opère dans la capacité 36 qui ne joue ici aucun rôle. La pression qui règne dans la chambre inférieure 7 du vérin 1 ferme les clapets 24 et 30 et du liquide est refoulé, à traverse clapet 25, vers la chambre supérieure 8 du vérin 2. Symétriquement, la pression qui règne dans la chambre inférieure 7 du vérin 2 ferme les clapets 20 et 34 et du liquide est refoulé à travers le clapet 21, vers la chambre supérieure 8 du vérin 1. L'accroissement de volume des chambres supérieures 8 étant inférieur à la réduction de volume des chambres inférieures 7, une partie du liquide est envoyée vers le vase de compensation 28, à travers les clapets 33 et 29 maintenus ouverts par les tiges 35 et 31. Pour les mouvements inverses des vérins, ce sont les chambres supérieures qui sont soumises à la pression et les transferts de liquide se font par les clapets 20 et 24, du liquide étant restitué par le vase de compensation 28 à travers les clapets 30 et 34. Au cours de ces mouvements de pompage l'amortissement est réalisé par laminage du liquide dans les clapets 21 et 25 d'une part ou 20 et 24 d'autre part et ces clapets sont dimensionnés pour obtenir un amortissement relativement faible en vue d'assurer le meilleur confort possible pour les occupants. On notera, par ailleurs, que les clapets antiretour 17 interdisent la mise sous pression du joint 15 du couvercle 14 tout en autorisant le retour vers la chambre annulaire 9, du liquide provenant des fuites à travers le palier 12 lorsque la chambre supérieure 8 est sous pression. Lorsque les deux roues d'un même train sont soumises à des sollicitations inverses,c'est-à-dire en roulis le dispositif décrit fonctionne de la façon suivante Sur la Fig. 2, on a supposé que le vérin 1 était sollicité dans le sens d'un allongement (flèche F3) et le vérin 2 dans le sens d'un raccourcissement (flèche F4). Dans ce cas, les chambres supérieure 8 du vérin 1 et inférieure 7 du vérin 2 sont soumises à la pression, tandis que les chambres supérieure 8 du vérin 2 et inférieure 7 du vérin 1 ne subissent aucune pression. Le liquide provenant des deux chambres sous pression ferme les clapets 21, 29, 34 et 46. Le liquide refoulé de la chambre supérieure 8 du vérin 1 traverse le clapet 20 et rejoint le liquide refoulé de la chambre inférieure 7 du vérin 2 pour être dirigé vers la chambre 41 du cylindre 36, à travers le clapet 47. L'arrivée de liquide sous pression dans cette chambre 41 déplace le piston 37 vers la gauche en regardant la Fig. 2, à l'encontre du ressort 38. Le liquide chassé de la chambre 40 sous faible pression traverse le clapet 43, dont le ressort est faiblement taré, et est renvoyé dans la chambre inférieure 7 du vérin 1 et, à travers le clapet 25, dans la chambre supérieure 8 du verin 2. Si les déplacements inverses des pistons 5 des deux vérins sont rigoureusement de même valeur, aucun échange ne se produit avec le vase de compensation 28. S'-il n'en est pas ainsi, ce qui est le cas général , les échanges nécessaires s'effectuent à travers les clapets 30 et 33 maintenus ouverts par les tiges 31 et 35. Pour les mouvements inverses des vérins, les déplacements de liquide se font de façon symétrique. Au cours de ces mouvements de roulis, l'amortissement se produit principalement à travers les clapets 47 ou 44 et aussi, mais dans une moindre mesure, à travers les clapets 20 ou 25. I1 est alors facile de dimensionner les clapets 44 et 47 pour obtenir un amortissement relativement important des mouvements de roulis de façon à avoir une bonne stabilité de cap. D'autre part, la présence des ressorts 38 et 39, en s'opposant aux mouvements du piston 37, introduit de façon particulièrement simple une raideur assurant la fonction anti-dévers. I1 est interessant de noter que le dispositif décrit est d'implantation facile sur véhicule, les sousensembles 48 et 49 n'étant reliés que par de simples conduites aux vérins 1 et 2 qui remplacent exactement les amortisseurs hydrauliques habituels. Dans la description ci-dessus, on a prévu que la mise en communication des différentes chambres des vérins avec le vase de compensation 28 était assurée par des clapets 29, 30, 33 et 34. I1 va de soi que le même résultat pourrait être obtenu en employant des tiroirs pilotés par la pression. D'autre part, les conduites 42 et 45 du mécanisme anti-dévers 49, au lieu d'être raccordés, respectivement, sur les conduits 23 et 19, pourraient être raccordés sur les conduits 18 et 22. REVENDICATIONS 1 - Dispositif hydraulique d'amortissement pour la suspension d'un véhicule automobile comportant au moins deux trains de roues à chacune desquelles est associé un vérin hydraulique disposé entre la partie non suspendue et la partie suspendue du véhicùle et comprenant un piston coulissant dans un cylindre et délimitant une chambre inférieure et une chambre supérieure, des moyens étant prévus pour amortir les déplacements du piston par rapport au cylindre, caractérisé en ce qu'il comporte entre les chambres (7, 8) de l'un (1) des vérins associés à un même train de roues et les chambres de l'autre vérin (2), des conduits d'intercqnnexion (18, 19, 22, 23) dans lesquels sont prévus deux groupes (20, 21, 24, 25;; 44, 47) d'éléments amortisseurs qui dans les groupes respectifs sont affectes, au moins à titre principal, à l'amortissement des mouvements verticaux et à l'amortissement des mouvements de roulis du véhicule. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les eléments amortisseurs (20, 21, 24, 25) du premier groupe sont disposés sur des conduits (18, 19, 22, 23) reliant la chambre inférieure (7) de chaque vérin (1, 2) à la chambre supérieure (8) de l'autre vérin, tandis que les éléments amortisseurs (44, 47) du deuxième groupe sont disposés sur des conduits (42, 45) reliant chacune de deux chambres homologues (7, 8) des vérins respectifs (1, 2) à une chambre correspondante, de volume variable (40, 41),d'une capacité intermédiaire (36), des moyens (26, 27, 29 à 35) étant en outre prévus pour relier sélectivement à un vase de compensation (28) chacune des chambres (7, 8) des vérins. 3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la capacité intermédia ire est constituée par un cylindre dans lequel les deux chambres (40, 41) sont délimitées par un piston flottant (37) soumis à l'action de deux ressorts antagonistes (38, 39). 4 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque élément amortisseur (20, 21, 24, 25; 44, 47) est constitué par un clapet, par exemple à bille et ressort. 5 - Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la chambre inférieure (7) de chacun des vérins (1, 2) est reliée à la chambre supérieure (8) de l'autre vérin par l'intermédiaire de deux conduits montés en parallèle dans lesquels sont disposés des clapets amortisseurs (20, 21; 24, 25) agissant respectivement dans un sens de circulation du liquide et dans le sens oppose. 6 - Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que chacune des chambres homologues (7) des vérins qui sont associées à la capacité intermédiaire (36) est reliée à la chambre correspondante (40, 41) par l'intermédiaire de deux conduits montés en parallèle dans lesquels sont disposés des clapets (43, 44; 46, 47) autorisant la circulation du liquide respectivement dans un sens et dans l'autre, le tarage à l'ouverture des clapets (43, 46) autorisant la sortie du liquide hors de la chambre correspondante (40, 41) étant plus faible que celui des clapets (44, 47) autorisant l'admission, qui sont des clapets amortisseurs. 7 - Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les deux chambres (7, 8) de chaque vérin (1, 2) sont reliées aux extrémités respectives d'un canal (26, 32) en communication avec le vase de compensation (28), ces extrémités étant soumises à l'action d'organes obturateurs respectifs (29, 30; 33, 34) agencés de telle sorte que l'un est fermé lorsque l'autre est ouvert et vice-versa. 8 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le cylindre (4) de chaque vérin (1, 2) est disposé à l'intérieur d'un corps cylindrique (3) qui délimite avec le cylindre (4) un volume annulaire (9) communiquant avec l'une des chambres (7), l'autre chambre (8) communiquant elle-même avec une cavité (11) intérieure au corps et indépendante du volume annulaire (9). 9 - Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les parties constitutives situées en dehors des vérins (1, 2) peuvent être regroupées en deux sous-ensembles (48, 49), correspondant aux groupes respectifs d'eléments amortisseurs, ces sous-ensembles pouvant éventuellement être réunis en un ensemble unique.