Brevet FR2550137A1 — publié le 19850208

La présente invention concerne un dispositif amortisseur pour véhicules automobiles capable de réduire au minimum les oscillations au cours des mouvements relatifs de débattement vertical et de roulis qui se produisent entre la caisse et les roues à la suite des manoeuvres du véhicule ou en raison de l'état de la chaussé; lors des freinages et des accélérations on a un mouvement essentiellement de tangage, à l'entrée et à la sortie d'un virage on a un mouvement essentiellement de roulis, tandis qu'en présence d'irrégularités de la chaussée on a un mouvement composite de type débattement et roulis. Généralement, dans les véhicules automobiles la fonction d'amortissement des oscillation est assurée par des amortisseurs hydrauliques télescopiques dont le rôle est de 15 réduire au minimum les déplacements relatifs entre la caisse et les roues provoqués par les irrégularités de la chaussée ou par les manoeuvres de freinage, d'accélération ou de braquage dans les virages. L'efficacité de ces organes est toutefois limitée par le fait que l'on doit adopter un tarage qui soit un compromis capable de satisfaire les exigences liées aux différentes situations, car si l'on favorise certaines conditions de fonctionnement, d'autres s'en trouvent automatiquement pénalisées. Par exemple, un tarage des amortisseurs optimal pour favoriser le confort et l'adhérence lors des irrégularités de la chaussée peut également permettre un amortissement partiel des mouvements de tangage, alors qu'il pourra se révéler inadéquat pour annuler les mouvements de roulis. 30 Afin de pouvoir éliminer les limitations liées aux solutions traditionnelles, les recherches de la demanderesse ont porté sur un dispositif amortisseur permettant des tarages spécifiques, et dans une large mesure indépendants, pour les deux types de mouvements, c'est-à- dire pour le mouvement de débattement vertical et pour le mouvement de roulis. Ceci a pu être obtenu grâce à un dispositif amortisseur dans lequel les différents groupes d'orifices calibrés interviennent suivant des schémas préétablis en fonction du type de mouvement relatif entre la caisse et les roues, de sorte que le dispositif est en mesure de fonctionner d'une manière optimum dans n'importe quelle condition. Le dispositif amortisseur selon l'invention comprend au moins une paire de cylindres et de pistons à double effet qui coulissent d'une manière étanche dans les cylindres respectifs, et dans lequel lesdits cylindres, qui sont fixés sur la caisse et à une paire de roues du véhicule, délimitent des chambres inférieure et supérieureà volume variable 10 remplies de fluide; ce dispositif étant caractérisé par le fait que les chambres de volume variable de ladite paire de cylindres sont raccordées entre elles par au moins deux conduits qui permettent chacun de relier la chambre supérieure d'un cylindre avec la chambre inférieure de l'autre cylindre, 15 ces deux conduits étant à leur tour raccordés entre eux à travers des étranglements d'amortissement à section variable, afin de pouvoir modifier la résistance au passage du fluide en fonction de la vitesse de ce dernier, et adaptés pour assurer une action d'amortissement symétrique dans les deux 20 sens d'écoulement du fluide. Grâce à un dimensionnement approprié desdits étranglements il est possible de choisir le degré d'amortissement que l'on estime être le plus favorable pour réduire au minimum les oscillations lors des mouvements relatifs du type 25 roulis entre la caisse et les roues du véhicule. Toutefois, ce type de solution ne permet pratiquement aucun amortissement lors des mouvements de débattement vertical Par conséquent, dans une autre solution il est prévu que le dispositif amortisseur puisse agir même lors 30 des mouvements de débattement et avec des composantes de type translation. Dans ce cas, le dispositif amortisseur est caractérisé par le fait que chacun desdits deux conduits comporte des étranglements d'amortissement respectifs à section va35 riable, afin de pouvoir modifier la résistance au passage du fluide en fonction de sa vitesse, et adaptés pour exercer une action d'amortissement différentielle dans les deux sens d'écoulement du fluide. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une vue schématique de face d'un véhicule automobile dont le train de roues avant comporte un dispositif amortisseur selon l'invention. La figure 2 est une vue plus détaillée du dispositif amortisseur de la figure 1. La figure 3 est une vue latérale d'un véhicule automobile dans lequel chaque paire de roues de droite et de gauche comporte un dispositif amortisseur selon l'invention. Sur la figure 1 on a désigné par 10 et il les roues du train avant d'un véhicule automobile, par 12 et 13 leurs supports de fusées et par 14, 15, 16 et 17 les bras inférieurs et supérieurs de suspensions qui sont articulés sur la caisse 15 du véhicule, désignée par la référence 18. Pour plus de clartés, les éléments élastiques habituels des suspensions, à savoir les ressorts et la barre anti-roulis, n'ont pas été représentés. Entre les bras 14, 15 de suspension des roues et la caisse 18 du véhicule est interposé un dispositif amortisseur, désigné dans son ensemble par 19; ce dispositif comprenant deux cylindres remplis d'huile 20 et 21, fixés sur la caisse 18, et deux pistons à double effet 22 et 23 coulissant de façton étanche dans leurs cylindres respectifs 25 et reliés par leurs tiges respectives 24 et 25 aux bras de suspension 14 et 15 Pour plus de clarté, les cylindres 20 et 21 ont été représentés en coupe. Les références 26 et 27 désignent des chambres à volume variable, supérieure et inférieure, du cylindre 20, 30 tandis que les références 28 et 29 désignent celles du cylindre 21 Par ailleurs, les références 30 et 31 désignent des chambres de compensation du volume des tiges 24 et 25, prévues pour chaque cylindre 20 et 21 Les chambres de compensation 30 et 31 sont reliées aux chambres 26 et 28 à travers des étranglements, désignés dans leur ensemble par les références 32 et 33, qui représentent d'une manière schématique les corps constitués par des disques 43 et 44 comportant respectivement des groupes d'orifices calibrés 2550137 1 d'amortissements 48, 49 et 53, 54 avec des clapets à lame respectifs 58, 59 et 60, 61, représentés plus en détail sur la figure 2. Lesdites chambres de compensation 30 et 31 sont d'autre part reliées à travers des conduits 34 et 35 à un accumulateur oléo-pneumatique 36, prévu pour maintenir légèrement sous pression le circuit de l'huile afin d'éviter tout phénomène de cavitation. La chambre supérieure 26 du cylindre 20 est reliée 10 par des conduits 37 et 37 a à la chambre inférieure 29 du cylindre 21, tandis que la chambre supérieure 28 du cylindre 21 est reliée par des conduits 38 et 38 a à la chambre inférieure 27 du cylindre 20 Par ailleurs, les conduits 37 et 38 sont reliés entre eux par l'intermédiaire de con15 duits 39 et 39 a. Entre les conduits 37 et 37 a il est prévu un étranglement d'amortissement désigné dans son ensemble par 40, de même qu'entre les conduits 38 et 38 a il est prévu un étranglement d'amortissement désigné par 41 et entre les conduits 39 et 39 a un étranglement d'amortissement désigné par 42 Les étranglements 40, 41,,42 représentent d'une manière schématique des corps comportant des groupes d'orifices calibrés d'amortissement ayec des clapets à lame respectifs, réalisés selon la technique habituellement utilisée dans les 25 amortisseurs télescopiques, classiques comme représenté sur la figure 2. Les corps 40, 41 i 42 sont constitués chacun par un disque 45, 46, 47 pourvu d'une première série d'orifices de passage calibrés, désignés par 50, 51, 52, et d'une seconde 30 série d'orifices de passage, désignés par 55, 56, 57. Chaque disque comporte une paire de clapets constitués par des lames élastiquement déformables 62-et 63, 64 et , 66 et 67, en forme de disque, chaque lame étant pourvue d'une série de trous de passage qui, selon la technique habituelle, sont alignés avec les orifices calibrés du disque respectif dont les sections de passage sont réglées par le clapet constitué par l'autre lame Les disques 45, 46 et 47 sont disposés à l'intérieur d'une cavité 68 d'un corps 69 2550137 i dans lequel débouchent les conduits 37, 37 a et 38, 38 a. Les conduits 39 et 39 a avec l'étranglement d'amortissement 42 peuvent, en variante,relier les conduits 38 a et 37 a, tandis que les étranglements 40 et 41 peuvent être disposés sur les conduits 37 et 38, en amont des embranchements des conduits 39 et 39 a. Lesdits orifices calibrés et les clapets à lame respectifsconstituent par conséquent des étranglements d'amortissement à section vairable aptes à modifier la résis10 tance au passage de l'huile en fonction de la vitesse de celle-ci. Les orifices et les clapets des disques 45, 46 sont calibrés de manière à pouvoir exercer une action d'amortissement différentielle dans les deux sens d'écoule15 ment du fluide correspondant aux phases d'abaissement et de rebondissement du dispositif amortisseur Par conséquent, le dimensionnement des orifices d'une série et du clapet respectif est différent du dimensionnement des orifices de l'autre série et du clapet respectif En revanche, les ori20 fices et les clapets du disque 47 sont calibrés de manière à pouvoir exercer une action d'amortissement symétrique dans les deux sens d'écoulement du fluide, de sorte que l'on adopte des dimensions identiques pour les orifices calibrés des deux séries et pour leurs clapets respectifs. Lorsqu'entre la caisse 18 et les roues 10 et 1 l se produisent des déplacements relatifs en débattement vertical l'amortissement des oscillations est assuré par les étranglements 40 et 41, l'étranglement 42 étant inactif et n'apportant aucune contribution quel que soit sont calibrage. En revanche, en cas de déplacements relatifs de type roulis, l'amortissement des oscillations est assuré par les étranglements 40, 41 et 42, ces mêmes étranglements 40, 41 et 42 intervenant tous les trois même en cas de mouvements composites de débattement et de roulis. L'amortissement des oscillations lors des mouvements de type roulis dépend, outre du calibre des étranglements 40 et 41, également du calibre de l'étranglement 42, et prend des valeurs d'autant plus grandes que la section de passage de l'étranglement 42 (orifices 52 et 57 2550137 1 et clapets à lame 66 et 67 du disque 47) est rétrécie, alors que si les conduits 39 et 39 a avaient des sections de passage libres, sans l'étranglement 42, l'amortissement des oscillations dans les mouvements de type roulis aurait la même valeur que celui obtenu avec les amortisseurs télescopiques habituels ayant un tarage correspondant à celui des étranglements 40 et 41. Par conséquent, en modifiant la section de l'étranglement 42 il est possible de modifier l'effet d'amortis10 sement en roulis du dispositif tout en maintenant inchangé l'effet d'amortissement aux mouvements de débattement vertical Par exemple dans le cas d'un freinage du véhicule, dans lequel la caisse est soumise à un mouvement de tangage avec des oscillations dans le sens vertical par rapport aux 15 paires de roues des trains avant et arrière: Lorsque les cylindres 20 et 21 s'abaissent par rapport aux pistons 22 et 23, le volume des chambres 26 et 28 diminue tandis que celui des chambres 27 et 29 augmente, alors que lorsque les cylindres 20 et 21 se soulèvent par rapport aux pistons 22 et 23, 20 le volume des chambres 26 et 28 augmente, tandis que celui des chambres 27 et 29 diminue. L'huile qui est comprimée dans la chambre 26 est forcée de s'écouler vers la chambre 29 en passant à travers les orifices 50 du disque 45 (figure 2) , car le clapet à lame 62 se soulève par l'effet de la différence de pression entre ses deux faces. Une partie de l'huile contenue dans la chambre 26 s'écoule vers la chambre de compensation 30 à travers les orifices par suite du soulèvement du clapet 58 et la quantité 30 d'huile qui afflue dans la chambre 30 correspond au volume occupé par la tige 25 dans la chambre 29 Simultanécompr Lmee ment, l'huile qui est/dans la chambre 28 est forcée de s'écouler vers la chambre 27 en passant à travers les orifices 51 du disque 46 par suite du soulèvement du clapet 65 sous l'action de la différence de pression agissant sur ses deux faces. Une partie de l'huile contenue dans la chambre 28 s'écoule vers la chambre de compensation 31 à travers les orifices 54 à la suite du soulèvement du clapet 60, et dans ce cas également la quantité d'huile qui afflue dans la chambre 31 correspond au volume occupé par la tige 24 dans la chambre 27. Lorsque la phase d'extension (rebondissement) du dispositif amortisseur 19 succède à celle de compression (abaissement), l'huile est refoulée en sens inverse depuis les chambres 29 et 30 vers la chambre 26, en passant à travers les orifices calibrés 55 du disque 45 et à travers les orifices calibrés 48 du disque 43, de même qu'elle est 10 refoulée depuis les chambres 27 et 31 vers la chambre 28 en passant à travers les orifices 56 du disque 46 et à travers les orifices 53 du disque 44 Par conséquent, dans l'amortissement des oscillations de type débattement (translations) il n'y a que les orifices calibrés et les clapets correspondants des disques et 46 qui interviennent en exerçant une action d'amortissement différentielle dans les deux sens d'écoulement de l'huile, alors que les orifices calibrés du disque 47 restent inactifs car, les pression qui agissent sur les faces des lames des clapets 66 et 67 étant identiques, lesdits orifices ne sont pas concernés par le passage de l'huile. En revanche, lorsque le véhicule négocie un virage, par exemple un virage à gauche, la caisse 18, sous l'action de la force centrifuge, se trouve soumise à un mouvement de 25 roulis, avec des oscillations qui sont du type rotation par rapport à la paire de roues des trains avant et arrière. De ce fait, lorsque le cylindre 21 s'abaisse par rapport au piston 23, le cylindre 20 se soulève par rapport au piston 22 et les chambres 27 et 28 diminuent de volume, 30 alors que le volume des chambres 26 et 29 augmente. L'huile qui est comprimée dans la chambre 28 est alors forcée de s'écouler vers la chambre 26 en passant à travers les orifices 57 du disque 47 par suite du soulèvement du clapet 66 sous l'action de la différence de pression 35 agissant sur ses deux faces. Simultanément, l'huile qui est comprimée dans la chambre 27 est forcée de s'écouler vers la chambre 29 en passant à travers les orifices 56 du disque 46 > à trayers les orifices 57 du disque 47 et enfin à travers les orifices 2550137 i du disque 45, par suite du soulèvement des clapets 64, 66 et 62 sous l'action de la différence de pression agissant sur leurs faces. Dans le cas d'un mouvement de rotation inverse de la caisse 18 par rapport aux roues 10 et 11, le cylindre 21 se soulève par rapport au piston 23, alors que le cylindre s'abaisse par rapport au piston 22 Dans ce cas, l'huile s'écoule à travers les orifices 55, 52 et 51 de ces mêmes disques 45, 47 et 46. Par conséquent, dans l'amortissement des oscillations de type roulis ce sont les orifices et les clapets correspondants des trois disques 45, 46 et 47 qui interviennent, mais l'effet d'amortissement des mouvements de roulis dépend essentiellement du calibre des orifices, et des cla15 pets du disque 47, qui assurent un amortissement d'autant plus grand que leurs sections de passage sont petites et qui exercent une action d'amortissement symétrique dans les deux sens d'écoulement de l'huile. Dans le cas dans lequel il n'y a qu'une seule roue 20 qui rencontre une irrégularité du sol, l'amortissement des oscillations de la caisse 18 s'effectue à travers une combinaison des actions qui viennent d'être décrites, car les mouvements de la caisse peuvent être considérés comme étant une combinaison de mouvements de débattement vertical et de 25 roulis. Sur la figure 3 on a représenté la caisse 18 d'un véhicule automobile, sa roue avant droite 100 et sa roue arrière droite 101 Les références 102 et 103 désignent les bras de suspension de la roue avant, tandis que la référence 30 104 désigne un bras de suspension de la roue arrière Entre les bras de suspension des roues et la caisse du véhicule est interposé un dispositif amortisseur réalisé d'une manière analogue à celui qui est représenté sur la figure 1 et, par conséquent, les éléments analogues ont été désignés 35 par les mêmes références. Dans ce cas également, lorsqu'il se produit un déplacement relatif de type débattement (translation) entre la caisse et les roues, l'amortissement des oscillations 2550137 i est assuré par les étranglements 40 et 41, alors qu'en cas de déplacements relatifs de type roulis l'amortissement des oscillations est assuré à travers les trois étranglements , 41 et 42, tout comme dans le cas de déplacements combi5 nés en translation et en roulis. Dans ce cas également, les étranglements 40, 41 et 42 représentent d'une manières schématique les corps avec les groupes d'orifices tarés et les clapets à lame corresp Qndants dont la figure 2 montre un exemple de réalisation. Il va de soi que dans ce cas les mouvements relatifs entre la caisse et les roues se rapportent aux paires de roues situées sur un même c 8 té du véhicule et sont par conséquent de type roulis en cas de tangage, de type linéaire vertical en cas de roulis et de type combiné, linéaire 15 et en roulis en cas d'irrégularité de la chaussée. Dans une variante, le dispositif représenté sur la figure 1 peut être utilisé sur un véhicule en combinaison avec celui qui est représenté sur la figure 3, de manière à pouvoir résoudre les problèmes des oscillations aussi bien 20 en cas de roulis qu'en cas de tangage. Dans les exemples de réalisation représentés les étranglements d'amortissement sont réalisés avec une section variable d'une manière passive, mais il va de soi qu'en variante ils pourraient être contrôlés d'une manière active 25 en fonction de paramètres significatifs relatifs à la marche du véhicule. 2550137 ' REVENDICATIONS 1 Dispositif amortisseur pour véhicule automobile comprenant une caisse, des roues, des suspensions et des moyens élastiques interposés entre la caisse et les roues, ce dispositif comprenant au moins une paire de cylindres et de pistons à double effet qui coulissent d'une manière étanche dans les cylindres respectifs, et dans lequel lesdits cylindres, qui sont fixes sur la caisse et à une paire de roues du véhicule, définissent des chambres inférieures et supérieures à volume variable remplies de fluide; dispositif caractérisé par le fait que les chambres ( 26, 27, 28, 29) de volume variable de ladite paire de cylindres ( 20, 21) sont reliées entre elles par au moins deux con uîtsq i r 3 %lent chacun la chambre supérieure d'un cylindre avec la chambre 15 inférieure de l'autre cylindre, ces deux conduits étant à leur tour reliés entre eux à travers des groupes d'étranglements ( 40, 41, 42) à section variable, afin de pouvoir modifier la résistance au passage du fluide en fonction de la vitesse de ce dernier, et adaptés pour assurer une 20 action d'amortissement symétrique dans les deux sens d'écoulement du fluide. 2 Dispositif amortisseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun desdits conduits comporte des groupes d'étranglements ( 45, 46, 47) respectifs, à section variable, de manière à pouvoir modifier la résistance au-passage du fluide en fonction de la vitesse de ce dernier, et capables d'exercer une action d'amortissement différentielle dans les deux sens d'écoulement du fluide. 3 Dispositif amortisseur selon la revendication 2, 30 caractérisé par le fait que des conduits qui sont reliés aux chambres supérieures et inférieures desdits cylindres ( 20, 21) débouchent dans la cavité d'un corps ( 69) dans lequel sont logées trois disques ( 45, 46, 47) ayant chacun une série d'orifices de passage calibrés et deux clapets 35 correspondants constitués par des lames élastiquement déformables obturant sélectivement les deux séries d'orifices calibrés; les conduits ( 37, 38) reliés aux chambres supérieures ( 30, 31) des cylindres et les conduits ( 37 a, 38 a)reliés 2550137 i il aux chambres inférieures ( 27, 29) de ces mêmes cylindres débouchant devant des faces opposées de deux disques ( 45, 46) dont les orifices calibrés d'une série, avec leurs clapets respectifs, ont un calibre différent de celui des orifices calibrés de l'autre série avec leurs clapets correspondants; les conduits ( 37, 38) reliés aux chambres supérieures de ces mêmes cylindres débouchant à leur tour devant des faces opposées du troisième disque ( 47), dont les orifices calibrés des deux séries avec leurs clapets respectifs ont des dimen10 sions identiques.