Brevet FR2512906A1 — publié le 19830318

La présente invention concerne un amortisseur hydraulique à deux tubes, comportant un tube ou cylindre intérieur et un tube ou cylindre extérieur qui sont coaxiaux et qui définissent entre eux un espace intermédiaire, un piston étant dispose Saulissant dans le cylindre intérieur et étant muni d'une tige qui sort par une extrémité supérieure de l'amortisseur en traversant une tête annulaire qui est commune aux deux cylindres et qui possède à sa partie inférieure un épaulement annulaire radial qui est en contact axial avec une bordure située à l'extrémité supérieure du cylindre intérieur, cette tête comprenant un coussinet dans lequel la tige coulisse et étant formée avec un réservoir annulaire qui est situé au-dessus du coussinet et qui est destiné à recevoir du fluide hydraulique provenant de la chambre du cylindre intérieur en passant entre la tige et le coussinet, des passages radiaux étant prévus pour relier le réservoir et la partie supérieure dudit espace intermédiaire, lequel contient du gaz sous pression, cet amortisseur comportant en outre des moyens d'étanchéité unidirectionnelle pour empêcher le gaz sous pression d'atteindre lesdits passages et pour permettre en même temps à l'huile de descendre dans l'espace intermédiaire en passant par ces passages. Dans ce qui suit, et dans les revendications, les termes tels que "supérieur", "inférieur", et les termes analogues, se rapportent à la disposition normale d'un amortisseur installé dans une suspension d'un véhicule automobile. On connaît et on utilise depuis un certain temps des amor- tisseurs à deux tubes, dans lesquels l'espace intermédiaire compris entre ces deux tubes ou cylindres contient un gaz sous pression Ce gaz sous pression agit sur la réserve de fluide hydraulique dans la partie inférieure de l'espace intermédiaire et offre divers avantages, parmi lesquels une réduction de la probabilité d'émulsionnement du fluide hydraulique ou de rupture de la colonne de fluide Grâce à cette pressu- risation, le fluide hydraulique peut atteindre plus facilement les espaces qui sont disponibles lorsque l'amortisseur est en service, et celui-ci peut alors mieux remplir sa fonction propre. La simple pressurisation d'un amortisseur normal à deux tubes est suffisante pour améliorer ses performances de la façon décrite ci-dessus: la construction doit être modifiée de façon que le gaz n'exerce une pression que sur la surface libre du fluide hydraulique dans la partie inférieure de l'espace intermédiaire et ne puisse pas 12906 atteindre le réservoir dans la tête car, dans un tel cas, le gaz sous pression franchit l'interstice entre coussinet et tige et agit sur le fluide hydraulique contenu dans la partie supérieure du cylindre intérieur, au-dessus du piston Dans ce cas, les niveaux du fluide hydraulique dans le cylindre intérieur et dans l'espace intermédiaire tendent, par le phénomène des vases communiquants, à s'égaliser de façon indésirable Par ailleurs, le fluide hydraulique qui est amené au réservoir en passant entre le coussinet et la tige doit être en mesure de revenir à la réserve dans l'espace intermédiaire, comme c'est le cas dans les-amortisseurs à deux tubes non pressurisés Afin d'y parvenir sans que du gaz sous pression soit transféré au réservoir dans la tête, des moyens d'étanchéité unidirectionnelle sont associés à celle-ci, comme connu dans l'art antérieur. Dans une réalisation connue par la demande de brevet allemand N O 28 08 481 du 28 février 1978, les moyens d'étanchéité unidirec- tionnelle comportent une jupe en caoutchouc, ou en une matière similaire, qui entoure la tête dans la zone o les tuyaux radiaux pour l'écoulement vers le bas sortent du réservoir. Dans une autre réalisation connue, il n'y a pas de réservoir dans la tête, et le fluide hydraulique entraîné entre coussinet et tige s'écoule vers le bas, radialement, par-dessus la tête elle-même, jusqu'à des canaux longitudinaux aménages dans la tête, lesquels communiquent eux-mêmes avec l'espace intermédiaire A l'entrée de ces canaux, la tête comporte une valve annulaire à effet de clapet assumant la fonction décrite plus haut. Aucune de ces deux solutions connues ne tient compte du fait que, dans les amortisseurs à deux tubes, la tête est couplée au cylindre intérieur au moyen d'un renflement annulaire inséré dans la partie supé- rieure du cylindre intérieur, et au moyen d'un épaulement radial qui est en butée avec la bordure à l'extrémité supérieure de ce même cylindre. Cet accouplement n'est pas très précis car les cylindres et la tête de l'amortisseur sont fabriqués à des tolérances assez larges L'accou- plement entre le cylindre intérieur et la tête n'offre pas une parfaite étanchéité aux fluides, et encore moins au gaz sous pression qui peut alors passer directement de l'espace intermédiaire à l'espace supérieur du cylindre intérieur et donner lieu aux inconvénients que les moyens d'étanchéité unidirectionnelle sus-mentionnés ont pour but d'éliminer. 12906 Si l'on désire utiliser des moyens connus du type ci-dessus pour l'étanchéité unidirectionnelle, il faut alors réaliser une jonction étanche au gaz dans l'accouplement entre le cylindre intérieur et la tête, par exemple en recourant à un joint supplémentaire, ce qui augmente le coût. Le problème que la présente invention a pour but de résoudre est de réaliser un amortisseur à deux tubes qui utilisera du gaz sous pression sans avoir l'inconvénient sus-mentionné. La présente invention résout ce problème au moyen d'un amor- tisseur du type précité, par le fait que les moyens d'étanchéité comprennent un joint annulaire en matière élastomère, ou similaire, dont la section génératrice possède une forme en U ou V inverse, ce joint étant agencé dans la partie supérieure de l'espace intermédiaire de façon à former un canal qui ouvre vers le bas et qui est défini par deux lèvres annulaires qui rencontrent l'une le cylindre intérieur et l'autre le cylindre extérieur, l'une de ces lèvres étant déformable élastiquement pour s'écarter du cylindre qui lui est conjugua et permettre à l'huile de descendre dans l'espace intermédiaire, cette lèvre déformable touchant le cylindre qui lui est conjugué dans une zone annulaire située en dessous de la bordure se trouvant à l'extrémité supérieure du cylindre intérieur, et par le fait que cette lèvre défor- mable possède une face externe ayant un profil longitudinal qui, par rapport au cylindre conjugué, diverge vers le haut de façon à définir, entre elle et ce cylindre, un passage annulaire qui est normalement fermé à son extrémité inférieure par le contact entre cette lèvre et ce cylindre. Dans un amortisseur selon l'invention, les moyens d'étanchéité formés par le joint se trouvent en totalité en aval de la partie du trajet de retour du fluide hydraulique vers l'espace intermédiaire dans laquelle il y a des zones susceptibles d'être peu étanches vis-à-vis du gaz sous pression, et en particulier ces moyens d'gtanchéitg se trouvent en aval de la région de l'accouplement entre tête et cylindre intérieur. Dans ces conditions, il n'y a pas besoin de moyens particuliers pour rendre étanche cet accouplement. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints o: 12906 la figure 1 est une vue en coupe axiale de la partie supérieure d'un amortisseur comportant un joint selon une première forme de réali- sation de l'invention; la figure 2 est une vue en plan d'une rondelle rattachée au joint de la figure I; et les figures 3 et 4 sont des vues latérales partielles de deux autres formes de réalisation du joint selon la présente invention. L'amortisseur hydraulique à deux tubes représenté sur la figure 1 comporte un tube ou cylindre intérieur et un tube ou cylindre extérieur, respectivement 12, 10 A l'extrémité supérieure, les deux cylindres 10, 12 sont fermés par une tête annulaire commune 14. Disposé à coulissement dans le cylindre intérieur 12, un piston (non représenté) muni d'une valve est pourvu d'une tige 16 qui sort de l'extrémité supérieure de l'amortisseur. La tête 14 comporte une surface périphérique cylindrique qui est couplée à une partie supérieure élargie 18 du cylindre extérieur 10. Dans sa partie inférieure, la tête 14 comporte une partie saillante annulaire 20 qui est insérée dans l'extrémité supérieure du cylindre intérieur 12 A son extrémité supérieure, la partie saillante 20 est entourée par la surface d'un épaulement annulaire radial 22 qui est en butée contre la bordure annulaire à l'extrémité supérieure 24 du cylindre intérieur 12 Cet arrangement assure à la fois la coaxialitg des parties supérieures des deux cylindres 10, 12 et le verrouillage axial du cylindre intérieur 12. La tête 14 est retenue dans la partie élargie 18 au moyen d'un bord annulaire supérieur embouti 26 sur le cylindre extérieur 10 et d'une rondelle plate interposée 28 Entre cette rondelle 28 et la tête 14, est interposé un organe d'étanchéité comportant un joint péri- phérique toroidal 30 et un joint annulaire plat 32 Un autre joint 34, avec lèvre de glissement, est au contact de la tige 16. La tête 14 possède un trou central dans lequel est ajusté serré un coussinet 36 constituant une portée de glissement pour la tige 16 De préférence, ce coussinet 36 comporte un élément annulaire en acier qui est fendu longitudinalement et qui possède, sur sa surface intérieure, un revêtement en cuivre poreux imprégné de polytétrafluor- éthylène. Au-dessus du coussinet 36, dans la tête 14, il est prévu un réservoir d'o des passages 40 partent radialement (un seul d'entre eux 12906 est représenté) Chacun de ces passages aboutit à un espace annulaire 42 entre la tête 14 et la partie élargie 18 du cylindre extérieur 10 Cet espace annulaire se trouve au-dessus de l'intervalle annulaire 44 compris entre les deux cylindres 10, 12. A chaque fois que l'amortisseur se déploie, une certaine quantité de fluide hydraulique (huile) est inévitablement entraînée de la chambre 46 du cylindre intérieur 12 au réservoir 38 via l'interstice de jeu qui, pour le glissement de la tige 16, existe entre cette dernière et la surface intérieure du coussinet 36 Le fluide s'accumule dans le réservoir 38 jusqu'à ce qu'il forme une couche de hauteur suffi- sante pour déborder et s'écouler dans les passages 40 et atteindre l'espace annulaire 42 Comme on va le voir, le fluide hydraulique est finalement en mesure de descendre de cet espace annulaire jusqu'à l'espace intermédiaire 44, pour rejoindre la réserve de ce fluide dans ce dernier. L'accouplement entre la tête 14 et le cylindre intérieur 12, accouplement dont la partie saillante 20 et l'épaulement 24 font partie, n'est pas rigoureusement étanche au liquide, de sorte qu'une partie du fluide hydraulique peut s'infiltrer dans cet accouplement et accéder directement à l'espace 42, depuis la chambre 46. L'amortisseur considéré est du type pressurisé, dans lequel un gaz sous pression (de quatre à cinq bars, par exemple) se trouve contenu dans l'espace intermédiaire 44, au-dessus de la réserve de fluide hydraulique. L'espace intermédiaire 44 est séparé de l'espace annulaire 42 par un joint d'étanchéité unidirectionnelle 48 Ce dernier est un joint annulaire en élastomère, ou en une matière analogue, et est agencé dans la partie supérieure de l'espace intermédiaire 44 Ce joint comporte une section génératrice en U ou en V renversé, de manière à former un canal 50 qui s'ouvre vers le bas, c'est-h-dire vers l'espace intermé- diaire 44 Le canal 50 est défini par deux lèvres annulaires 52, 54 La lèvre 52 qui vient au contact du cylindre intérieur 12 est Plastiquement déformable, et la lèvre 54 vient au contact du cylindre extérieur 10. La surface externe de la lèvre déformable 52, c'est-à-dire la face que cette lèvre comporte en regard du cylindre intérieur 12, comporte un profil longitudinal qui, par rapport au cylindre 12, diverge vers le haut, de façon à définit un passage annulaire 56 entre cette lèvre et ce cylindre Ce passage 56 est normalement fermé à sa base, du fait du contact entre la lèvre 52 et le cylindre 12. 12906 Le joint 48 comporte une face supérieure plate à laquelle une rondelle de renforcement supérieure 58 est liée L'épaulement 22 de la tête 14 est radialement en saillie vers l'extérieur par rapport au cylindre intérieur 12, et la rondcllc 58 pcss 2 de, radialement du c 8 té intérieur, un bord annulaire plat qui rencontre la partie saillante de l'épaulement 24 pour résister à la poussée ascendante que le gaz sous- jacent, se trouvant sous pression, exerce sur le joint 48. La figure 2 montre plus clairement que la rondelle 58 possède, dans son bord annulaire intérieur, une série d'encoches 60 qui découvrent des parties correspondantes de l'embouchure du passage 56. La partie élargie 18 du cylindre extérieur 10 se rattache au reste de ce cylindre par une partie conique 62 Le joint 48 possède une partie supérieure 6 largie 64 qui se trouve au-dessus de cette partie conique 62 et qui empêche ce joint de tomber dans l'espace intermg- diaire 44. Le joint 48 se comporte co me suit Lorsque l'amortisseur a achevé une contraction, la pression du gaz dans l'espace intermédiaire 44 maintient les lèvres 52, 54 étroitement appliquées contre les cylindres respectifs 12, 10, de sorte que le gaz ne peut pas monter jusqu'à la chambre annulaire 42 Cela garantit que le gaz ne pourra pas atteindre la chambre 46 du cylindre intérieur 12, de façon indésirable, soit par passage le long du coussinet 36, soit par un trajet plus direct passant par l'accouplement sus-mentionné entre la tête 14 et le cylindre 12. Toutefois, lorsque l'amortisseur achève une extension, le fluide hydraulique dans la chambre 42 et le passage 56 peut descendre dans l'espace intermédiaire 44, puisque la pression diminue dans celui- ci et que l'accroissement de pression dans la chambre 42 a pour effet que la lèvre 52 s'écarte du cylindre 12. La figure 3 représente une deuxième forme de réalisation du joint, désigné ici par la référence 148 Les parties du joint 148 et les parties d'amortisseur représentées-qui correspondent à des parties déjà représentées sur la figure 1 sont dotées des mêmes références et n'ont pas à être décrites ici. Le joint 148 diffère du joint 48 en ceci que la rondelle de renforcement 158 possède un bord périphérique 159 relevé vers le haut et voisin de la partie élargie 18 du cylindre extérieur 10 Ce rebord 159 se superpose à la partie conique 62 du cylindre extérieur. Le joint 148 possède une partie supérieure 164 formée par une couche qui est liée au rebord périphérique et qui remplit complètement l'espace annulaire compris entre ce rebord 159 et la partie conique 62 de la partie élargie du cylindre extérieur 10 Du fait de sa forme, ce joint 148 est solidement maintenu dans le cylindre extérieur 10, en étant conjugué à la partie évasée 62, ce qui empêche ce joint de tomber dans l'espace intermédiaire 44. Comme dans la forme de réalisation selon la figure 1, toute remontée du joint sous l'effet de la pression du gaz est évitée par la butée du bord annulaire intérieur de la rondelle 158 contre la partie saillante de l'épaulement 22 de la tête 14. La figure 4 montre une quatrième forme de réalisation du joint, globalement désigné par la référence 248. Les parties d'amortisseur représentées sur la figure 4,qui ont été dotées de références identiques à celles utilisées sur la figure 1, ne seront pas décrites de nouveau. Le joint 248 diffère des joints 48 et 148 en ceci que sa lèvre 252, déformable élastiquement, touche le cylindre extérieur 10 avec lequel elle définit le passage 256 L'autre lèvre 254 est en contact étroit avec le cylindre intérieur 12. Une rondelle de renforcement plate 258 est également conjuguée au joint 248 Dans ce cas, la rondelle 258 ne possède pas d'encoches et son bord situé radialement à l'intérieur s'applique aussi contre la partie saillante de l'épaulement 22 de la tête 14. La rondelle 258 est d'un diamètre tel que son bord circulaire situé radialement à l'extérieur se trouve séparé du cylindre extérieur 10 par un espace qui découvre l'embouchure du passage 256. Toute descente du joint 248 dans l'espace intermédiaire 44 est empêchée par la présence d'un collet 264 contre lequel le bord inférieur de la lèvre 254 vient en butée Ce collet 264 est, dans ce cas, formé par un anneau métallique à section génératrice carrée, monté à force sur le cylindre intérieur 12. Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention. 12906 REVENDICATIONS 1 Amortisseur hydraulique à deux tubes, comportant un tube ou cylindre intérieur et un tube ou cylindre extérieur qui sont coaxiaux et qui définissent entre eux un espace intermédiaire, un piston étant disposé coulissant dans le cylindre intérieur et étant muni d'une tige qui sort par une extrémité supérieure de l'amortisseur en traversant une tête annulaire qui est commune aux deux cylindres et qui possède à sa partie inférieure un épaulement annulaire radial qui est en contact axial avec une bordure située à l'extrémité supérieure du cylindre intérieur, cette tête comprenant unflcoussinet dans lequel la tige coulisse et étant formée avec un réservoir annulaire qui est situé au- dessus du coussinet et qui est destiné à recevoir du fluide hydraulique provenant de la chambre du cylindre intérieur en passant entre la tige et le coussinet, des passages radiaux étant prévus pour relier le réservoir et la partie supérieure dudit espace intermédiaire, lequel contient du gaz sous pression, cet amortisseur comportant en outre des moyens d'étanchéité unidirectionnelle pour empêcher le gaz sous pression d'atteindre lesdits passages et pour permettre en même temps à l'huile de descendre dans l'espace intermédiaire en passant par ces passages, cet amortisseur étant caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comprennent un joint annulaire ( 48; 148; 248) en matière élastomère ou similaire, dont la section génératrice possède une forme en U ou V inversé, ce joint étant agence dans la partie supérieure de l'espace intermédiaire ( 44) de façon à former un canal ( 50) qui ouvre vers le bas et qui est défini par deux lèvres annulaires ( 52, 54; 252, 254) qui rencontrent l'une le cylindre intérieur ( 12) et l'autre le cylindre extérieur ( 10), l'une de ces lèvres ( 52; 252) étant déformable élasti- quement pour s'écarter du cylindre qui lui est conjugué et permettre à l'huile de descendre dans l'espace intermédiaire ( 44), cette lèvre defor- mable ( 52; 252) touchant le cylindre qui lui est conjugué dans une zone annulaire située en dessous de la bordure se trouvant à l'extrémité supérieure ( 24) du-cylindre intérieur ( 12), et en ce que cette lèvre d 6 formable ( 52; 252) possède une face externe ayant un profil longitu- dinal qui, par rapport au cylindre conjugué, diverge vers le haut de façon à définir, entre cette lèvre et ce cylindre, un passage annu- laire ( 56; 256) qui est normalement fermé à son extrémité inférieure par le contact entre cette lèvre et ce cylindre. 2 Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une rondelle de renforcement supérieure ( 58; 158; 258) est reliée au joint ( 48; 148; 248), en ce que l'épaulement radial ( 22) de la tête ( 14) déborde radialement vers l'extérieur par rapport au cylindre intérieur ( 12), en ce que la rondelle possède un bord annulaire plat, situé radialement à l'intérieur, qui est appliqué contre la partie débordante de l'épaulement ( 22), et en ce que la rondelle découvre au moins une partie de l'embouchure supérieure dudit passage ( 56; 256). 3 Amortisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rondelle ( 58; 158; 258) est liée au joint. 4 Amortisseur selon l'une des revendications 2 ou 3, carac- térisé en ce que la lèvre déformable ( 52; 152) touche le cylindre intérieur ( 12) et en ce que la rondelle ( 58; 158) possède, dans son bord annulaire situé radialement à l'intérieur, une série d'encoches ( 60) qui découvrent des parties correspondantes de l'embouchure du passage ( 56). 5 Amortisseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le cylindre extérieur ( 10) possède, en correspondance avec la tête ( 14), une partie supérieure élargie ( 18), qui est raccordée au reste de ce cylindre par une partie conique ( 62), et en ce que le joint possède une partie supérieure élargie ( 64; 164) qui se trouve au-dessus de ladite partie conique ( 62). 6 Amortisseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la rondelle ( 158) possède un bord périphérique ( 159) relevé vers le haut qui est voisin de la partie élargie ( 18) du cylindre extérieur ( 10) et qui surplombe la partie conique ( 62), et en ce que la partie supérieure élargie du joint ( 148) est formée par une couche du joint qui est liée audit bord périphérique ( 159) de la rondelle ( 148) et remplit l'espace annulaire entre, d'une part, ce rebord et, d'autre part, la partie conique ( 62) et la partie élargie ( 18) du cylindre extérieur ( 10). 7 Amortisseur selon l'une des revendications 2 ou 3, caracté- risé en ce que la lèvre déformable ( 252) touche le cylindre exté- rieur ( 10), et en ce que la rondelle ( 258) possède un bord circulaire, situé radialement à l'extérieur, qui est espacé du cylindre exté- rieur ( 10), afin de découvrir l'embouchure du passage ( 256). 8 Amortisseur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un collet ( 264) est adapté autour du cylindre intérieur ( 12) et rencontre le bord inférieur de la lèvre ( 254) du joint ( 248) opposée à la lèvre déformable ( 252). 9 Amortisseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le collet ( 264) est un anneau monté à force sur le cylindre intérieur ( 12)