Brevet FR2511104A1 — publié le 19830211

La présente invention concerne un amortisseur, des- tiné notamment à être incorporé à une jambe à ressort pour une suspension de véhicule, comprenant un cylindre délimi- tant intérieurement une cavité qui s'étend le long de son axe entre ses deux extrémités, un ensemble de piston, qui est placé dans cette cavité, la divise en deux chambres de travail et est muni d'au moins un passage reliant 1 ' une à l'autre ces deux chambres de travail, une tige de piston liée à cet ensemble de piston, qui s'étend axiale- ment à l'intérieur du cylindre et sort par une des extré- mités, ou première extrémité, de celui-ci, à travers un dispositif de guidage et d'étanchéité adjacent à cette extrémité, qui comporte un élément de guidage pour la ti- ge de piston, un récipient, qui entoure le cylindre et dont une extrémité, ou première extrémité, est adjacente à la première extrémité du cylindre, tandis que son autre extrémité, la seconde, est adjacente à la seconde extrémi- té du cylindre, une chambre d'équilibre étant définie en- tre la paroi périphérique du cylindre et celle du réci- pient, lequel est fermé à sa seconde extrémité par un fond, un passage étant prévu entre la cavité et la cham- bre d'équilibre près des secondes extrémités respectives du cylindre et du récipient, tandis que près de leurs premières extrémités respectives s'étend entre la cavité et la chambre d'équilibre une dérivation qui définit un passage étranglé, et la cavité étant remplie d'un liquide d'amortissement, tandis que la chambre d'équilibre est remplie en partie de ce liquide et en partie d'un gaz. Pour l'écoulement du gaz à l'intérieur des amor- tisseurs oléopneumatiques, il est connu de prévoir des passages entre la chambre de travail supérieure et la chambre d'équilibre, dans le dispositif d'étanchéité et de guidage de la tige de piston La demande de brevet en R.F A DE-AS 1 146 705 montre un orifice d'entrée oui est situé entre le cylindre et l'élément de guidage de la ti- ge de piston et débouche dans un vase de trop-plein en forme de cuvette Ce dernier a uniquement pour fonction 251 1 104 d'empêcher que le gaz retourne immédiatement de la cham- bre d'équilibre à la chambre de travail supérieure lors- que l'amortisseur est immobile. Pour compenser l'effet de la température sur les forces d'amortissement, il est connu par la description qui en est faite dans la demande de brevet en R F A. DE-OS 2 917 318 de munir le piston d'un segment fendu, la section du passage fourni par la fente variant en fonc- tion de la température Cette compensation de l'effet de la température au moyen d'un segment de piston ne vaut que dans les amortisseurs à un seul tube, pour influer sur les forces d'amortissement dans le sens de traction et celui de poussée La section nécessaire pour cette compensation et formée par le segment nécessite un jeu relativement grand entre le piston et la face de révolu- tion interne du cylindre Si des forces transversales en- trent en jeu, comme cela est le cas dans les amortisseurs incorporés à des jambes élastiques de suspension de véhi- cules, cette solution est désavantageuse car le piston s' applique alors unilatéralement contre la face interne du cylindre et la section de passage ne peut alors être défi- nie avec précision. L'invention a donc pour objet de réaliser un amor- tisseur qui est du même type que celui défini plus haut, mais dans lequel la variation de la viscosité du liquide d'amortissement en fonction des variations de température est compensée efficacement, de sorte que la caractéristi- que d'amortissement reste inchangée dans les limites d'u- ne plage prédéterminée de températures de fonctionnement. Elle a aussi pour objet d'obtenir cette compensa- tion avec des éléments de construction simples, sûrs et peu coûteux. Elle a enfin pour objet de réaliser un amortis- seur parfaitement approprié comme élément de jambe élas- tique du tyle de celle décrite, par exemple, dans le brevet U S NO 4 238 009, permettant d'obtenir une com- pensation de l'effet de la température sur la caractéris- tique d'amortissement, même lorsque l'amortisseur est soumis à des forces latérales. A cet effet, dans l'amortisseur selon l'invention, le passage étranglé est défini par au moins un élément sensible à la-température, ayant un coefficient de dila- tation élevé, de façon que la section de ce passage dimi- nue lorsque la température augmente. On peut, en diminuant cette section de passage, compenser la diminution de la viscosité du liquide d'a- mortissement. Pour des raisons de sécurité et de confort, il est désirable que la caractéristique d'amortissement reste - constante dans les limites d'une plage de température com- prise entre -201 C et + 50 C, environ. L'élément thermo-sensible est fait de préférence d'une matière plastique telle qu'un polyamide. L'expression "coefficient de dilatation élevé", telle qu'elle est utilisée dans le présent mémoire, si- gnifie que ce coefficient est considérablement supérieur à celui des matériaux habituellement utilisés pour la fa- brication des amortisseurs, à celui de l'acier, par exem- ple. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé* représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cet amortis- seur: Fig 1 est une vue en coupe longitudinale repré- sentant un amortisseur à double tube selon l'invention; Fig 2 est une vue en coupe agrandie d'un détail de fig 1, représentant une première forme d'exécution de la dérivation; Fig 3 à 5 sont des vues similaires à fig 2, mais représentant trois autres formes d'exécution différentes de la dérivation; Fig 6 est une vue en bout d'un élément thermo- sensible de la dérivation de fig 5; Fig 7 est une vue partielle d'une variante de réa- lisation de l'élément thermo-sensible de fig 6; Fig 8 est une vue similaire à fig 2, représen- tant encore une autre forme d'exécution de la dérivation. L'amortisseur représenté à la figure 1 est destiné à être-incorporé à une jambe à ressort de suspension de véhicule à moteur Les amortisseurs de ce type sont incor- porés à des jambes McPherson Il s'agit d'amortisseurs à double tube, comprenant un cylindre 1, qui est entouré par un récipient 2, une chambre d'équilibre 9 étant défi- nie entre le cylindre 1 et le récipient 2 Une tige de -piston 3 est guidée dans un dispositif d'étanchéité et de guidage comprenant un élément de guidage 4 et un joint d' étanchéité 5, lequel est logé dans une chambre 17 de l'é- ment de guidage 4 et isole de l'extérieur l'intérieur de l'amortisseur Le centrage du cylindre 1 dans le réci- pient 2 est assuré par l'élément de guidage A, d'une part, et par une soupape 10 placée au fond de l'amortisseur, d' autre part Un piston 6 est fixé sur la tige de piston 3 et divise la cavité intérieure 7 du cylindre 1 en deux chambres de travail: une chambre 7 Z, au-dessus du piston, et une chambre 7 b, au-dessous La chambre d'équilibre 2 communique avec la chambre de travail inférieure 7 b à travers la soupape de fond 10 La cavité Z est remplie de liquide d'amortissement, tandis que la chambre d'équili- bre est remplie, en partie de ce liquidé,get en partie d' un gaz, Comme le montrent les figures 1 et 2, un élément de forme variable en fonction de la température est cons- titué par une rondelle 11, qui est liée à l'élément de guidage 4 de la tige de piston et forme avec la face in- terne du cylindre 1 un espace annulaire 13, dont la sec- tion varie en fonction de la température Cette rondelle Il est faite d'une matière ayant un coefficient de dila- tation élevé Certaines matières plastiques, comme le polyéthylène ou un polyamide, conviennent parfaitement à cet usage Cet espace annulaire 13 entre la rondelle et 2511104; la face interne du cylindre fournit un orifice de dériva- tion qui est efficace aussi bien dans le sens de sortie que dans celui de pénétration de la tige de piston 3 et qui relie la chambre de travail supérieure 7 a à la cham- bre d'équilibre 9, cet espace 13 étant relié en série à un ou plusieurs passages 12. Pendant la course de sortie de la tige de piston le liquide d'amortissement contenu dans la chambre de travail supérieure 7 a s'éeoule à travers un premier trou- pe de passages 41 étranglés par un oturateur de soupape 42 et pénètre dans la chambre de travail inférieure 7 b. L'obturateur 42 est sollicite vers sa posftion de fere- ture par un ressort de compression hélicoïdal -3 Zn ou- tre, du liquide d'amortissemerit s'écoule de la chambre de travail supérieure -a dans la chambre d'équilibre 9 à travers l'espace annulaire i et le ou les passages 12. La force d'amortissement qui entre en jeu lors de la course de sortie de la tige de piston 1 dépend de la ré- sistance à l'écoulement offerte par les passages 41 et 19 espace 13, qui sont les deux composantes essentielles de la résistance totale à l'coulement entre les chambres. Cette résistance totale à l'écoulement est dlminuée par la diminution de la viscosité qui se produit loro-3 qe la température augmente Par contre; l'augmentation de tem- pérature provoque aussi une diminution de la section de l'espace annulaire 13 et, de ce fait, une augmentation de la résistance à l'écoulement dans cet espace et donc, une augmentation de la résistance totale à 'écoulement. La forme et la matière de la rondelle 1 l sont choisies telles, que lors d'une augmentation de la temoératurel 1 i augmentation de la résistance totale à llécoulement oui résulte de la diminution de cection de 'esnace ' com- pense au moins en partie la diminution de la re 4 sistance totale à l'écoulement qui est consécutive à la diminution de la viscosité du liquide d&amortissement et vice versa. Pendant la course de sortie de la tige de piston 3, le volume libre dans la cavité f augmente du fait que la 2511104 i tige de piston occupe moins de place dans cette cavité. Du liquide d'amortissement peut alors s'écouler de la chambre d'équilibre 9 dans la chambre de travail inférieu- re 7 b à travers les premiers canaux 47 de la soupape de fond 10, l'obturateur plat 48, qui masque l'orifice supé- rieur de ces canaux 47 étant soulevé par le liquide con- tre la force d'un ressort hélicoïdal 49. Lors de la course de pénétration de la tige de pis- ton 3, le volume libre dans la cavité 7 diminue du fait que cette tige occupe davantage de place dans cette cavi- té Du liquide d'amortissement s'écoule alors, refoulé par le piston, de la chambre de travail inférieure 7 b dans la chambre d'équilibre 9 à travers les seconds ca- naux 45 de la soupape de fond 10 et, en même temps, dans la chambre de travail supérieure 7 a à travers un second groupe de passages 44 ménagés dans le piston 6 Il se pro- duit une grande résistance à l'écoulement à travers la soupape de fond 10, qui consiste alors en ce second grou- pe de canaux 45 et en obturateur plat 46 qui étrangle l'orifice inférieur de ces derniers Les premiers canaux- 47 sont alors fermés par l'obturateur plat 48. Comme les seconds passages 44 sont démasqués par la rondelle élastique 50, qui s'écarte de leur orifice de sortie supérieur, la résistance à l'écoulement à travers ces seconds passages 44 du piston 6 est faible, comparée à celle qui se produit dans les seconds canaux 45 de la soupape de fond 10, de sorte que la pression qui règne dans la chambre de travail supérieure 7 a est sensiblement égale à celle qui s'établit dans la chambre de travail in- férieure 7 b Du liquide d'amortissement passe de la cham- bre supérieure 7 a à la chambre d'équilibre 9 à travers I' espace annulaire 13 La force d'amortissement pendant la course de pénétration de la tige de piston dépend donc de la résistance à l'écoulement dans les canaux 45 et de la résistance à travers l'espace 13, deux résistances qui sont parallèles et définissent, ici aussi, la résistance totale à l'écoulement. Cette résistance totale à l'écoulement est, elle aussi, constante lorsque la température varie, une dimi- nution de la viscosité étant compensée par une augmenta- tion de la résistance à l'écoulement dans l'espace annu- laire 1, augmentation due à la diminution de section qui résulte de la dilatation de la rondelle 11 Il va de soi que le rôle de cet espace 13 peut être tenu'par une fen- te de grandeur définie dans la rondelle, grandeur qui di- minue lorsque la température augmente. La forme d'exécution représentée à la figure 3 dif- fère essentiellement de celle qui vient d'être décrite en référence aux figures 1 et 2 en ce que des passages 115 sont ménagés entre la tige de piston 103 et l'élément de guidage 104 La rondelle 114 est faite d'un matériau qui possède un coefficient de dilatation élevé et elle déli- mite entre elle et la face périphérique de la tige de pis- ton un espace annulaire 118, dont la grandeur varie en fonction de la température Pendant les courses de sortie et de pénétration, du liquide d'amortissement s'écoule de la chambre de travail-supérieure L 2 Za dans la chambre d' équilibre 109 en passant par l'espace annulaire 118, par la chambre de joint 117, puis par un canal 116, qui tra- verse obliquement l'élément de guidage 104. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 4, la rondelle thermosensible 219, fixée à l'extrémité inférieure de l'élément de guidage 204 de la tige de pis- ton 203 délimite deux espaces annulaires de section varia- ble 213 et 218, le premier avec la face interne du cylin- dre, le second avec la face périphérique de la tige de piston Ces espaces annulaires 213 et 218 agissent comme des orifices de dérivation pendant les courses de sortie et de pénétration et ils ont pour effet que du liquide d' amortissement s'écoule de la chambre de travail supérieu- re 207 a dans la chambre d'équilibre 209 Il y a donc un écoulement de liquide contenu dans la chambre 207 a vers la chambre d'équilibre 209, tout d'abord à travers l'es- pace 213 et le passage 212, puis, en même temps, à tra- 2911104 i vers le passage annulaire 218, un passage 215, la chambre de joint 217 et un passage 216 ménagé dans l'élément de guidage 204. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 5, l'élément thermosensible est formé par une bague fen- due 320 Cette bague est montée entre l'élément de guida- ge 304 de la tige de piston 303 et un prolongement élargi 301 a du cylindre 301 Elle est immobilisée axialement par l'épaulement que forme la transition entre le cylindre 301 et son prolongement 301 a et elle est en contact avec la face interne de ce dernier par des bossages supérieurs et inférieurs, respectivement 322 et 322 a, comme le mon- tre clairement la figure 6 La section du passage défini par la fente 321 de la bague 320 varie en fonction de la température, c'est-à-dire qu'elle diminue lorsque la tem- pérature augmente Cet orifice de dérivation à section variable en fonction de la température agit pendant la course de sortie de la tige de piston et pendant sa cour- se de pénétration, en ce sens qu'une quantité spécifique de liquide d'amortissement s'écoule de la chambre de tra- vail supérieure 307 a dans la chambre d'équilibre 309 en passant à travers la fente 321 de la bague 320 et à tra- vers le passage 312 Les bossages 322, 322 a garantissent une communication constante entre le ou les passages 312 et la fente 321, quelle que soit la position angulaire de la bague fendue 320. La figure 7 montre une autre bague fendue 420, mu- nie de bossages 422 sur son bord supérieur; la fente 421 est inclinée sur le plan contenant l'axe du cylindre et traversant ladite fente Cette disposition oblique de la fente 421 est avantageuse à des températures très élevées. Si, à de telles températures, la fente est complètement fermée, ses deux flancs peuvent, en cas d'augmentation supplémentaire de la température, glisser l'un sur l'au- tre et éviter ainsi que la bague subisse une déformation permanente En cas de montage de la bague représentée à la figure 7 dans un agencement tel que celui décrit en 2511104; référence à la figure 5, il faut s'assurer de ce que la bague 420 peut se déplacer un peu dans la direction axia- le Dans ce cas, il est nécessaire que la saillie annulai- re 4, à l'extrémité inférieure de la bague 420 soit en contact étanche avec la face interne du prolongement élar- gi 301 a du cylindre 301 Pour compenser le jeu axial de la bague 420, il peut être avantageux de disposer un élé- ment annulaire élastique à l'endroit indiqué par la réfé- rence 440 à la figure 7, élément qui porte, d'une part, contre la face interne de l'épaulement formé par la tran- sition entre le prolongement i Jargi: du cylindre 301 et, d'autre part, contre la face en bout inférieure de la bague 420. La figure 8 montre une autre forme d'exécution d' une bague fendue 524, qui est montée dans un évidement approprié de l'élément de guidage 504 de la tige de pis- ton 503 et qui est sollicitée dans la direction axiale par plusieurs languettes élastiques 528, qui ne font qu' une seule pièce avec un manchon 527 serré entre le cylin- dre 501 et l'élément de guidage 504. La fente (non représentée) de la bague 524 est si- milaire à celle 421 de la bague 420 qui vient d'être dé- crite en référence à la figure 7 Pendant la course de sortie ou celle de pénétration de la tige de piston, du liquide d'amortissement s'écoule de la eha 4 abre de travail supérieure 507 a dans la chambre d'équilibre 509 en passant successivement par la fente de la bague 524, la rainure circulaire 525, les canaux 526, la chambre de joint 517 et les canaux 516 Lorsque la température à laquelle la section libre de la fente de la bague 524 devient nulle est dépassée, les flancs de la fente glissent l'un sur I' autre, de sorte que la bague infléchit légèrement les lan- guettes élastiques 528 On évite ainsi, dans ce cas égale- ment, une déformation non élastique de la bague. Le montage d'un amortisseur du type de celui selon l'invention dans une jambe à ressort est décrit dans le brevet U S NI 4 238 009. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux formes d'exécu- tion qui viennent d'être décrites à titre d'exemples seu- lement; elle en embrasse, au contraire, toutes les va- riantes de réalisation. 11 510 REVENDICATIONS - 1. Amortisseur, destiné notamment à être incor- poré à une jambe à ressort de suspension de véhicule, comprenant un cylindre ( 1) délimitant intérieurement une cavité ( 7) qui s'étend le long de son axe entre ses deux extrémités, un ensemble de piston ( 6), qui est placé dans cette cavité, la divise en deux chambres de-travail ( 7 a, 7 b) et est muni d'au moins un passage ( 41,44) reliant 1 ' une à l'autre ces deux chambres de travail, une tige de piston ( 3) liée à cet ensemble de piston, qui s'étend a- xialement à l'intérieur du cylindre et sort par une de ses extrémités (première extrémité) à travers un disposi- tif d'étanchéité et de guidage adjacent à cette extrémi- té, qui comporte un élément de guidage ( 4) pour la tige de piston, un récipient ( 2), qui entoure le cylindre ( 1) et dont une extrémité (première extrémité) est adjacente à la première extrémité du cylindre, tandis que son autre extrémité (seconde extrémité) est adjacente à l'autre ex- trémité (seconde extrémité) du cylindre, une chambre d'é- quilibre ( 9) étant définie entre la paroi périphérique du cylindre et celle du récipient, lequel est ferme à sa se- conde extrémité par un fond, dans la zone duquel est mon- tée une soupape ( 10) qui fournit un passage entre la cavi- té et la chambre d'équilibre près des secondes extrémités respectives du cylindre et du récipient, tandis que près de leurs premières extrémités respectives s'étend entre la cavité et la chambre d'équilibre une dérivation ( 13, 12) qui définit un passage étranglé ( 13), et la cavité é- tant remplie d'un liquide d'amortissement, tandis que la chambre d'équilibre est remplie en partie de ce liquide et en partie d'un gaz, caractérisé en ce que le passage étranglé ( 13) est défini, au moins partiellement, par au moins un élément sensible à la température, ayant un coefficient de dilatation élevé, de façon que la section de ce passage diminue lorsque la température augmente. 2. Amortisseur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le passage étranglé est constitué par un espace annulaire ( 13) délimité par la face de révolu- tion interne du cylindre et la tranche extérieure d'une rondelle annulaire thermo-sensible ( 11) fixée sur l'élé- ment de guidage ( 4) de la tige de piston ( 3). 3 Amortisseur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le passage étranglé est constitué par un espace annulaire ( 118) délimité par la face-périphérique de la tige de piston ( 103) et par la tranche intérieure d'une rondelle annulaire thermo-sensible ( 114) fixée sur l'élément de guidage ( 104) de la tige de piston. 4. Amortisseur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le passage étranglé est constitué par la fente ( 321) d'une bague fendue ( 320). 5. Amortisseur selon la revendication 4, carac- térisé en ce que la bague fendue ( 320) est montée en con- tact avec le cylindre ( 301) et avec l'élément de guidage ( 304) de la tige de piston 303). 6. Amortisseur selon la revendication 5, carac- térisé en ce que la bague fendue ( 320) est munie de sail- lies ( 322,322 a) qui s'étendent radialement vers l'exté- rieur et qui sont en contact avec la face de révolution interne du cylindre ( 301). 7. Amortisseur selon la revendication 4, carac- térisé en ce que la fente ( 421) de la bague fendue ( 420) est inclinée sur un plan qui contient l'axe du cylindre ( 401) et traverse ladite fente. 8. Amortisseur selon-la revendication 4, carac- térisé en ce que la bague fendue ( 524) est logée dans u- ne rainure circulaire de l'élément de guidage ( 504) de 3 o la tige de piston ( 503), la dérivation comprenant une chambre annulaire collectrice ( 525) couverte par la ba- gue fendue ( 524) et une pluralité de canaux ( 526, qui s'étendent dans l'élément de guidage et communiquent avec la chambre collectrice.