Brevet FR2570781A1 — publié le 19860328

P-FCF-106 Amortisseur pneumatique La présente invention concerne un amortisseur pneumati- que destiné à supporter un corps en vibration sur une fondation, comprenant un coussin pneumatique avec une enceinte intérieure variable, qui est raccordé à un ré- servoir à gaz sous pression par une conduite pourvue d' au moins une vanne d'entrée de gaz et d'une vanne de sortie de gaz, comprenant chacune un siège de vanne et un élément de réglage appliqué élastiquement, dans le- quel il est prévu au moins un piston de réglage, soumis sur sa face antérieure à la pression régnant dans l'en- ceinte intérieure et servant à ouvrir au maximum l'une des deux vannes, ledit piston pouvant coulisser dans un boîtier, dans la même direction que les éléments de ré- glage et le siège de la vanne d'entrée de gaz étant constitué par le bottier. Un amortisseur pneumatique de ce genre est déjà connu. Par exemple, le document DE-AS 12 82 475 se réfère à u- ne installation d'amortissement pneumatique, dans la- quelle l'amortisseur pneumatique proprement dit est relié à une enceinte d'équilibre par une vanne à dou- ble effet. La vanne est actionnée par l'apparition des différences de pression entre l'amortisseur pneumatique et l'enceinte d'équilibrage, qui sont créées par les vibrations, ce qui donne lieu à une certaine compensa- tion des surpressions ou des sous-pressions dans l'a- mortisseur pneumatique. L'amortissement recherché de cette manière est, toutefois, encore insuffisant parce que les modifications de pression voulues dans l'amor- tisseur pneumatique et opposées aux vibrations forcées ne se produisent en réalité que dans des limites très é- troites. Cet effet est imputable au fait qu'il règne une pression moyenne essentiellement identique dans 1' 2 2570781 1 enceinte d'équilibrage et dans l'amortisseur pneumati- que, si bien que seules les modifications de pression différant de la pression moyenne peuvent être compen- sées. Cette situation fondamentale ne se modifie d' ailleurs pas si la vanne est raccordée à un dispositif d'amortissement supplémentaire. Un autre amortisseur pneumatique est décrit au docu- ment US-PS 29 65 372. La paroi de fermeture élastique et reliée à l'excitateur est constituée, dans ce cas,par un piston qui peut se déplacer d'un mouvement alterna- tif dans un cylindre. Le piston est soumis, sur une fa- ce, à la pression moyenne PM du gaz comprimé et, s'il est déplacé sous l'effet de forces extérieures, il ac- tionne une vanne par laquelle la pression de gaz agis- sant sur sa face postérieure est adaptée à la pression de gaz effective sur la face antérieure. Cette adapta- tion mutuelle des pression de gaz régnant de part et d' autre, s'effectue par l'introduction de gaz sous une pression supérieure à PM, et provenant d'un réservoir de réserve, ou bien par évacuation dans l'atmosphère du gaz comprimé. La manoeuvre des vannes dépendant de chaque position du piston ne tient toutefois pas comp- te du déphasage de la pression momentanée de gaz par rapport à la position correspondante du piston, si des vibrations de fréquence élevée sont induites dans l'a- mortisseur pneumatique. Les manoeuvres erronées des vannes qui se produisent dans ce cas, donnent lieu à une interruption insuffisante des vibrations. La présente invention a pour objet de perfectionner un amortisseur pneumatique du type précité, permettant de réaliser une meilleure interruption des vibrations à haute fréquence, tout comme un meilleur amortissement des vibrations dans la plage de résonance. -3- Ce résultat est réalisé, conformément à l'invention, au moyen d'un amortisseur pneumatique pour supporter un corps en vibration sur une fondation, comportant un coussin pneumatique avec une enceinte intérieure variable, qui est raccordé a un réservoir de gaz sous pression par une conduite comportant, au moins, une vanne d'entrée et une vanne de sortie, comprenant chacune-un siège de vanne et un élément de réglage appliqué élastiquement, dans lequel il est prévu au moins un piston de réglage soumis, sur sa face antérieure, à la pression de l'enceinte intérieure et provoquant l'ouverture d'au maximum l'une des deux vannes, ce piston pouvant coulisser dans un bottier dans la même direction que les éléments de réglage et le siè- ge de la vanne d'entrée de gaz étant constitué par le bottier, caractérisé en ce que les éléments de réglage de la vanne d'entrée de gaz et de la vanne de sortie de gaz sont reliés entre eux, en ce que le siège de la vanne de sortie de gaz est constitué par la face antérieure du piston de réglage, en ce que la conduite correspondante de mise à l'air traverse le piston de réglage pour débou- cher dans l'atmosphère, et en ce que le piston de réglage repose, par sa face postérieure, sur un ressort à pression. L'amortisseur pneumatique proposé ne présente qu'une seule enceinte de travail. Celle-ci sera appelée, ci-après, "l'enceinte intérieure". Elle est remplie de gaz, sous une pression moyenne PM, celui-ci constituant le véritable élément élastique pour le corps reposant sur une fondation en vibration, comme, par exemple, une carrosserie de véhicule automobile, qui repose sur les suspensions des roues. L'amortisseur pneumatique proprement dit peut présenter, par conséquent, une disposition simple et être constitué, par exemple, par un corps creux en caoutchouc qui est fixé, d'une part, à la carrosserie et, d'autre part, à la suspension de roues et dont la pression inté- rieure peut être modifiée volontairement en fonction de la nature des vibrations induites. L'enceinte intérieu- -4- re de l'amortisseur pneumatique est raccordée, à cet effet, à un réservoir de gaz sous pression par une conduite, dans laquelle est disposé un régulateur de pression, conçu tout spécialement. Cette question sera décrite plus en détail ci-après. Une caractéristique essentielle du régulateur de pres- sion utilisé avec l'amortisseur pneumatique proposé par la présente invention, consiste en ce que la conduite raccordant l'enceinte intérieur de l'amortisseur pneumatique au réservoir de gaz sous pression peut être fermée par une vanne d'entrée, et qu'elle peut être mise en communication avec l'atmosphère par une vanne de sortie. La pression momentanée régnant dans l'en- 1 ceinte intérieure de l'amortisseur pneumatique sert de pression de commande pour la manoeuvre de la vanne d' entrée et de la vanne de sortie. Il en résulte qu'en cas d'augmentation de pression, provoquée par la com- pression des ressorts, la vanne de sortie s'ouvre, si bien que l'air peut s'échapper dans l'atmosphère. Une augmentation de pression plus importante se trouve em- pêchée, de ce fait. En cas de chute de pression dans 1' enceinte intérieure, provoquée par une détente du res- sort, c'est au contraire la vanne d'entrée qui s'ouvre, si bien que l'air comprimé provenant du réservoir à gaz sous pression peut pénétrer dans l'enceinte intérieure et empêcher ainsi une nouvelle diminution de pression. Ceci permet de réaliser une parfaite compensation des vibrations induites. Ceci s'exprime à la figure 1,qui permet de comparer les fonctions de transmission d'un amortisseur pneumatique conforme au document DE-AS 12 82 475 mentionné ci-dessus et du fonctionnementdu mode de réalisation proposé par la présente invention. La fonction de transmission "A" de l'exécution conforme à l'état antérieur de la technique montre que, si des vibrations sont induites dans la plage de résonan- ce, il se produit une oscillation de l'élément de ma- chine supporté, c'est-à-dire des secousses qui sont su- périeures à l'amplitude des vibrations d'excitation. Un effet correspondant ne se présente pas avec le mode d'exécution proposé par la présente invention et ca- ractérisé par la courbe "B". En outre, si l'on utilise un régulateur de pression ayant une sensibilité de fonctionnement suffisamment élevée, on peut obtenir une meilleure interruption des vibrations à haute fréquen- ce, l'expression "suffisamment élevée" signifiant, dans le cas présent, que la fréquence propre des élé- ments de réglage de la vanne d'entrée et de la vanne de sortie contenus dans le régulateur et connectés entre 1 eux, est située au-dessus de la fréquence des vibra- tions qui sont induites dans l'amortisseur pneumatique par les conditions de fonctionnement. Cette exigence peut être facilement satisfaite en utilisant un régula- teur de pression de dimension relativement faible, ce qui correspond d'ailleurs au désir de réaliser des gains de poids. La figure 2 représente, à titre d'exemple, un mode d' exécution de l'amortisseur pneumatique proposé par la présente invention. Celui-ci sera décrit plus en dé- tail ci-après: L'amortisseur pneumatique représenté à la figure 2 comprend un sac en caoutchouc rempli de gaz, qui sup- porte la carrosserie d'un véhicule automobile sur les suspensions de roues correspondantes. L'enceinte inté- rieure 13 de l'amortisseur pneumatique est raccordée à un réservoir de gaz sous pression, par une conduite 2 qui passe à travers le régulateur de pression 14. Le régulateur de pression est constitué extérieurement du boîtier 19 et de la vis de réglage 18, qui est mon- tée,avec possibilité de rotation, dans la partie su- périeure du bottier. L'air comprimé provenant du réservoir de gaz sous pres- sion arrive dans la partie gauche du régulateur de pres- sion, en passant tout d'abord par la chambre de réser- ve 17. Celle-ci est raccordée à l'antichambre 4 par la vanne d'entrée 11. Le siège de vanne correspondant 22 constitue un élément fixe du boîtier 19, tandis que * l'élément de réglage correspondant 23 est maintenu par un ressort à pression sous faible tension et peut être pressé par celui-ci sur le siège de vanne 22. 1 L'élément de réglage de la vanne d'entrée 11 présente un tenon faisant saillie verticalement vers le haut.Ce- lui-ci constitue, à son tour, l'élément de réglage 1 de la vanne d'entrée, avec un siège de vanne qui est disposé sur la face frontale du piston de réglage 3. Le piston de réglage 3 est traversé radialement dans ce sens à l'intérieur de son siège de vanne et en di- rection verticale par la conduite de mise à l'air 6. Celle-ci débouche dans l'enceinte vidée de la partie su- périeure du boîtier. Le piston de réglage 3 est maintenu dans le boîtier en direction verticale, avec possibilité de déplacement, et est rendu étanche par rapport à la paroi du bottier grâce à un joint annulaire. Le joint annulaire peut ê- tre remplacé par une membrane à déroulement, dans les cas o une mobilité particulièrement bonne du piston de réglage est souhaitable, par exemple,si l'on utili- se l'amortisseur pneumatique pour supporter un siège de conducteur. Le ressort à pression 16 appuie, par sa face frontale, sur le c8té postérieur du piston de réglage 3o Le res- sort à pression 16 repose, par sa face postérieure, sur une coupelle élastique qui peut être appuyéeplus ou moins fort sur l'extrémité du ressort, en faisant tour- ner la vis de réglage 18. La force élastique du ressort a pression 16 peut être modifiée de cette manière. La face antérieure du piston de réglage 3 ferme la chambre de commande 9. Celle-ci est raccordée par la conduite d'équilibrage 10, avec l'antichambre 4 et,par conséquent, avec l'enceinte intérieure 13 de l'amor- tisseur pneumatique. La pression régnant dans l'encein- te intérieure 13 de l'amortisseur pneumatique s'appli- 1 que donc également, de la même manière et à chaque ins- tant, sur la face antérieure du piston de réglage 3. Le fonctionnement de ce dispositif peut être décrit comme suit: - Quand le système est complètement vidé, il n'existe au- cune surpression dans l'enceinte intérieure 13 de l'a- mortisseur pneumatique. Par conséquent, il ne peut non plus exister aucune surpression sur la face antérieure du piston de réglage 3. Il en résulte que ce dernier est abaissé par le ressort à pression 16, ce qui a pour effet que l'élément de réglage de la vanne d'entrée 11 se trouve soulevé de son siège de vanne, à l'encontre de la force du ressort 12. L'air comprimé provenant du réservoir à gaz sous pression 2 peut donc traverser a- lors la vanne d'entrée et pénétrer dans l'enceinte in- térieure 13 de l'amortisseur pneumatique. L'augmentation de pression dans l'enceinte intérieure 13 de l'amortisseur pneumatique provoque une augmenta- tion de pression correspondante dans la chambre de com- mande 9 et, par conséquent, une compensation croissan- te de la force du ressort à pression 16. Le piston de réglage 3 se trouve soulevé de ce fait, si bien que 1' élément de réglage de la vanne d'entrée suit son mou- vement, a cause de la force exercée par le ressort 12. La vanne d'entrée se trouve donc finalement fermée.Il en résulte que toute adduction supplémentaire de flui- de sous pression dans l'enceinte intérieure 13 de l'a- mortisseur pneumatique se trouve empêchée, ce qui exclut donc toute augmentation supplémentaire de pres- sion. Si l'on suppose que les conditions de fonctionnement 1 donnent lieu à une compression de l'amortisseur pneuma- tique, il en résultera une augmentation de pression dans l'enceinte intérieure 13. Cette augmentation de pression est immédiatement transmise à la chambre de commande 9 et, par conséquent, à la face antérieure du piston de réglage 3, qui est soulevé alors vers le haut depuis sa position de repos. L'élément de réglage de la vanne de sortie, qui est relié rigidement à l'élément de réglage de la vanne d'entrée reposant sur son siège, n'est pas en mesure de suivre ce déplacement du piston de réglage, ce qui a pour conséquence que l'élément de réglage de la vanne de sortie 1 se trouve soulevé de son siège de vanne,situé dans le piston de réglage 3. Le gaz sous pression supérieure à la pression normale peut donc s'échapper alors de l'enceinte intérieure 13 par la conduite de mise à l'air 6. Parallèlement à cet- te diminution de pression ainsi provoquée, l'élément de réglage et le siège de vanne de la vanne de sortie 1 se rapprochent à nouveau l'un de l'autre. Quand la pression normale est atteinte, la vanne de sortie se trouve à nouveau fermée. Si l'on suppose maintenant que les conditions de fonc- tionnement provoquent une chute de presssion dans l'en- ceinte intérieure 13 de l'amortisseur pneumatique, il en résultera une diminution de pression correspondante sur la face antérieure du piston de réglage 3 fermant la chambre de commande 9. Ceci a pour résultat que la force du ressort à pression 16 dépasse dorénavant la pression du gaz agissant sur la face antérieure, ce qui provoque un mouvement de descente du piston de réglage 3. L'élément de réglage de la vanne de sortie, qui re- pose sur le siège de vanne de la vanne de sortie, se trouve donc déplacé vers le bas, ceci provoquant un sou- lèvement de l'élément de réglage de la vanne d'entrée 1 11 de son siège de vanne. Une quantité supplémentaire de gaz sous pression peut donc pénétrer alors dans 1' enceinte intérieure 13 de l'amortisseur pneumatique, en y produisant une augmentation de pression. Celle-ci s'arrête dès que la pression qui règne à chaque ins- tant est à nouveau suffisante pour assurer une compen- sation de la force du ressort à pression, c'est-à-dire qu'elle correspond au niveau initial. Le régulateur à pression nécessaire pour la commande de l'amortisseur pneumatique proposé se caractérise par une construction très simple, ainsi que par une sécuri- té de fonctionnement particulièrement bonne. Il empêche la transmission d'un côté à l'autre des vi- brations perturbatrices agissant sur les deux éléments raccordés à l'amortisseur pneumatique, ce qui permet, par exemple,dans le cas des suspensions de véhicules ou de sièges, d'obtenir un confort de conduite non en- core réalisé jusqu'à présent. D'autre part, le régulateur de pression possède,comme avantage particulièrement apprécié, le fait de ne com- porter qu'un nombre de pièces très limité, si on le compare à tous les autres modèles déjà connus utilisés jusqu'à présent pour les applications les plus variées. Toutefois, la vis de réglage ou un piston agissant sur le ressort à pression d'une manière analogue, permet- tent très facilement de modifier, de l'extérieur, le comportement en service, par exemple, en modifiant la hauteur de suspension d'un véhicule automobile. Cette possibilité est d'une importance essentielle pour les véhicules automobiles, qui ne doivent pas être utili- sés seulement sur routes mais également en plein champ. Revendications 1. Amortisseur pneumatique pour supporter un corps en vibration sur une fondation, comportant un coussin pneumatique avec une enceinte intérieure variable, qui est raccordé à un réservoir de gaz sous pres- sion par une conduite comportant, au moins, une van- ne d'entrée et une vanne de sortie, comprenant cha- cune un siège de vanne et un élément de réglage ap- pliqué élastiquement, dans lequel il est prévu au moins un piston de réglage soumis, sur sa face antérieure, a la pression de l'enceinte intérieure et provoquant l'ou- verture d'au maximum l'une des deux vannes, ce pis- ton pouvant coulisser dans un boîtier dans la mé- me direction que les éléments de réglage et le siè- ge de la vanne d'entrée de gaz étant constitué par le bottier, caractérisé en ce que les éléments de réglage de la vanne d'entrée de gaz (11) et de la vanne de sortie de gaz (1) sont reliés entre eux, en ce que le siège de la vanne de sortie de gaz (1) est constitué par la face antérieure du piston de réglage (3), en ce que la conduite correspondante de mise à l'air (6) traverse le piston de réglage (3) pour déboucher dans l'atmosphère, et en ce que le piston de réglage (3) repose, par sa face posté- rieure,sur un ressort à pression (16). 2. Amortisseur pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston de réglage (3) est rendu étanche par rapport au bottier par au moins une membrane annulaire. 3. Amortisseur pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2,caractiris en ce que l'extré- mité-du ressort à pression (16) opposée au piston de-r9glage(3) appuie sur une coupelle élastique (24) réglable dans la direction du ressort à pression. 4. Amortisseur pneumatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la coupelle élastique (24) peut être réglée au moyen d'une vis de réglage (18) et/ou d'un piston.