Brevet FR2583125A1 — publié le 19861212

La présente invention a pour objet un amor- tisseur pour élément de suspension de véhicule lourd. Cet élément de suspension est du type de ceux décrits dans les demandes de brevet français n 85 05 064 et n' 85 05 067 déposées le 3 Avril 1985 par la Demanderesse. Ces demandes de brevets décrivent un élément de suspension comportant un bras traversé par une fu- sée de roue du véhicule, articulé rotativement sur une partie fixe solidaire du châssis du véhicule, avec interposition de moyens de roulement entre cette par- tie fixe et le bras rotatif. Une chambre hydraulique est ménagée dans le bras et contient un piston cou- lissant sur lequel est articulée une bielle dont l'extrémité opposée au piston est de son côté arti- culée sur la partie fixe, cette dernière présentant un volume intérieur concentrique à l'axe de la partie fixe solidaire du châssis du véhicule. Plus particu- lièrement, la demande de brevet 85 05 064 décrit un correcteur de garde au sol destiné à être placé dans le volume intérieur précité, afin d'asservir cons- tamment la garde au sol du châssis du véhicule à une valeur préréglée, et ce quel que soit le profil du terrain sur lequel évolue le véhicule. Cet élément de suspension comporte un amor- tisseur communiquant d'une part avec la chambre hydraulique du piston, et d'autre part, avec des chambres hydrauliques séparées de chambres de gaz par deux pistons librement coulissants. C'est donc c'est amortisseur qui fait l'objet de la présente invention. Suivant l'invention, l'amortisseur comprend un tiroir creux monté coulissant dans une pièce fixe logée dans une fourrure intérieure au corps, séparée de ce dernier par un intervalle annulaire et présen- tant une ouverture qui communique avec un conduit débouchant dans la chambre hydraulique, la pièce fixe est montée avec jeu dans la fourrure et percée de lu- mières radiales communiquant avec l'intérieur du tiroir, lequel est sollicité contre ladite caisse fixe par un organe élastique de rappel prenant appui sur le corps, le tiroir étant agencé de façon à pouvoir occu- per alternativement une première position dans laquel- le il obture toute communication entre ledit interval- le annulaire et l'intérieur du tiroir lorsque l'élé- ment de suspension est soumis à une fréquence d'oscil- lation faible, inférieure à *-- fois sa fréquence pro- pre de résonance, et une seconde position dans laquel- le il établit une communication entre son volume inté- rieur et l'intervalle annulaire entre la fourrure et le corps lorsque l'élément de suspension est soumis à une fréquence d'oscillation supérieure à sa fréquence de résonance. Dans ces conditions, lorsque la fréquence d'oscillation ou d'excitation de la roue associée à cet élément de suspension est faible, le tiroir reste fermé, la force et le déplacement transmis à l'élément de suspension sont importants, et l'amortissement est élevé. En revanche, lorsque la fréquence d'oscil- lation de la roue est suffisamment élevée et que les sollicitations transmises à la suspension sont suffi- samment fortes, le tiroir s'ouvre et reste ouvert, de sorte que l'amortissement obtenu est faible. En d'au- tres termes, le véhicule ne subit pas alors de dépla- cements verticaux importants. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent un mode de réalisation à titre d'exemple non limitatif: - la Figure 1 est une vue en coupe longi- tudinale avec élévation partielle d'un mode de réa- lisation de l'élément de suspension dans lequel peut être monté l'amortisseur visé par l'invention; - la Figure 2 est une vue en coupe axiale d'une forme de réalisation de l'amortisseur selon l'invention, le tiroir étant fermé; la Figure 3 est une vue analogue à la Figure 2 montrant l'amortisseur avec son tiroir ou- vert; - la Figure 4 est un diagramme illustrant la variation de l'amortissement en fonction de la fré- quence d'oscillation transmise à l'élément de suspen- sion et à son amortisseur. La Figure 1 représente un élément de sus- pension pour véhicules lourds similaire à celui décrit dans la demande de brevet français précité n' 85 05 067. Cet élément de suspension comporte un bras 4 traversé par une fusée de roue 5 (la roue n'étant pas représentée), et articulé rotativement sur une partie fixe 3, laquelle est coaxiale à un axe 6 relié au châssis (non représenté). Une chambre hydraulique 7 est ménagée dans le bras 4 et contient un piston cou- lissant 8 qui sépare la chambre 7 d'un logement 9. Une bielle 11 est articulée d'une part dans le piston 8 par une rotule 12, et d'autre part par un axe 14 sur une patte 13 solidaire de la partie fixe 3. Le bras 4 est également muni de deux chambres de gaz 15 séparées chacune d'une chambre hydraulique 16 par deux pistons 17 librement coulissants, et est équipé d'un amortis- 2583 1 2 5 seur 18 relié d'une part à la chambre hydraulique 7 par une canalisation 10, et d'autre part aux deux chambres hydrauliques 16 par une canalisation 21. Ces divers organes, à l'exception de l'amor- tisseur 18, ainsi que leur circuit hydraulique d'ali- mentation sont décrits en détail dans la demande de brevet ci-dessus, de sorte que leur description et leur fonctionnement ne seront pas repris ici. On décrira maintenant en se référant plus particulièrement aux Figures 2 à 4 une forme de réa- lisation de l'amortisseur 18 visé par l'invention. L'amortisseur 18 comprend un corps creux 19, présentant une partie cylindrique percée d'une série de lumières 21, qui contient une pièce fixe 23 logée dans une fourrure 24 intérieure au corps 19 et séparée de ce dernier par un intervalle annulaire 25. Le corps 19 présente une ouverture 26 qui communique avec le conduit 10 débouchant dans la chambre hydraulique 7, et la pièce fixe 23 est montée avec jeu dans la fourrure 24. Des lumières radiales 27 sont percées dans la pièce fixe 23 et sont prolongées par des ouvertures 28 percées dans un tiroir creux 29 monté coulissant axialement dans la pièce fixe 23. Les ouvertures 28 débouchent dans le volume intérieur 31 du tiroir 29, qui est sollicité en appui contre le fond de la pièce fixe 23 par un ressort de rappel 32 dont une extrémité prend elle-même appui sur la partie terminale 33 du corps 19. La paroi du tiroir 29 est percée d'autres lumières 34 qui permettent au liquide hydraulique de passer du volume intérieur 31, dans une gorge annu- laire 36 formée dans l'extrémité du tiroir 29, du côté de son ressort de rappel 32. 2583 1 25 Dans la pièce fixe 23 est ménagée une ca- nalisation 37 débouchant à une extrémité dans un perçage 38 de la pièce 23. agencée en regard de l'ex- trémité du tiroir 29 opposée au ressort 32, tandis que l'autre l'extrémité de la canalisation 37 est pourvue d'un -gicleur 39 avec éventuellement un "by-pass" de réalimentation. La section de la partie 29A du tiroir 29 la plus proche du ressort de rappel 32, et sur laquelle agit la pression d'excitation P1 provenant de la cham- bre hydraulique 7 comme on l'expliquera plus en détail ci-après, est légèrement supérieure à la section de la partie 298 du tiroir 29 sur laquelle s'exerce la pres- sion hydraulique P0 transmise par le gicleur 39, la canalisation 37 et le perçage 38. Le corps 19 est fermé par une plaque 41 tra- versée centralement par un prolongement tubulaire axial 42 de la fourrure 24, qui débouche dans la cana- lisation 10. La plaque 41 est également percée d'ori- fices 43a, 43b associés à deux empilages de rondelles élastiques 45 et 46, maintenues par un écrou 20. De façon connue en soi, l'orifice 43b est agencé de manière à laisser pénétrer dans l'orifice 43b le fluide hydraulique à l'enfoncement du piston 8 dans la chambre 7, qui soulève la seconde rondelle 46 montée à l'extrémité opposée de l'orifice 43b, de sorte que le fluide hydraulique pénètre dans l'intervalle annulaire 25. Inversement, la rondelle 46 associée à l'orifice 43a est disposée entre la plaque 41 et la fourrure 24, et agencée similairement à la rondelle 45 pour laisser passer, à la détente, le fluide hydrauli- que de l'intervalle annulaire 25 dans l'orifice 43a, ce fluide hydraulique s'écoulant ensuite entre l'ex- trémité de l'orifice 43a et la rondelle déformable 45, vers la canalisation 10. Le fonctionnement de l'amortisseur 18 qui vient d'être décrit est le suivant. Lorsque l'élément de suspension est soumis à une fréquence d'oscillation faible, inférieure à sa fréquence de résonance, l'augmentation de la pression hydraulique d'excitation P1 régnant dans l'intérieur 31 du tiroir 29 (le fluide hydraulique pouvant péné- trer dans le tiroir 29 grâce au jeu réservé entre la pièce fixe 23 et la fourrure 24), est insuffisante pour décoller le tiroir 29 du fond de la pièce 23 contre la force antagoniste de rappel du ressort 32. Le tiroir 29 reste donc dans sa position illustrée a la Figure 2, o il obture toute communication entre l'intervalle annulaire 25 d'une part, et la gorge 36, les ouvertures 34 et le volume intérieur 31 d'autre part. Le liquide hydraulique s'écoule alors par les orifices 43b, décolle la rondelle 46 et pénètre dans l'intervalle annulaire 25, puis sort du corps 19 par les lumières 21. L'amortissement est donc important, de même que le déplacement vertical de l'élément de suspension et par conséquent du véhicule. Par contre, lorsque la fréquence d'excita- tion ou d'oscillation est supérieure à la fréquence de résonance de l'1élément, c'est-à-dire lorsque l'1élément de suspension subit des fluctuations rapides quand le véhicule roule sur une succession rapprochée de bosses et de creux en terrain accidenté, et qu'il s'ensuit une première sollicitation suffisamment violente, celle-ci provoque une augmentation de la pression différentielle régnant dans le volume intérieur 31, qui provoque le décollement du tiroir 29 du fond de la pièce fixe 23 à l'encontre de la force du ressort de 2 5 8 3 1 2 5 rappel 32. En effet, la majeure partie du liquide hydraulique n'a pas le temps de s'écouler par les orifices 43a en raison de la fréquence élevée d'oscillation et pénètre donc dans le tiroir 31 par l'extrémité tubulaire 42, et le jeu entre la pièce fixe 23 et la fourrure 24. D'autre part, le matelas de liquide hydraulique fourni par le gicleur 39 entre le fond de la pièce 23 et l'extrémité de la partie 29B du tiroir 29. freine les déplacements de ce dernier, qui de ce fait reste ouvert si les variations de pression sont suffisamment brèves (fréquence d'oscillation élevée). La plus grande partie du liquide hydraulique est alors by-passée par l'intérieur du tiroir 29 qui vient prendre sa position de la Figure 3 et qui commu- nique avec l'intervalle annulaire 25. Le liqude hydraulique s'écoule donc pour l'essentiel par l'intérieur du tiroir 29, l'intervalle annulaire 25 et les lumières latérales 21 et l'amortissement équivalent est faible. Le fonctionnement de l'amortisseur peut être optimisé par des réglages appropriés du gicleur 39 et du ressort 32. Le diagramme de la Figure 4 illustre ce fonctionnement: On a porté en abscisses le rapport de la fréquence d'excitation f à la fréquence propre fo de l'élément de suspension, et en ordonnées le rapport Dt/De du déplacement transmis Dt à l'élément de t 'lmn de suspension, au déplacement D d'excitation e (déplacement de la roue associée à l'élément de suspension). Chacune des courbes A, B, C, D, E passe par un point I d'abscisses f/f = f"2 et d'ordonnées o Dd /D = 1, la courbe recherchée étant A, En effet, on de voit que la partie de la courbe A située entre les abscisses 0 et 2 dans laquelle le tiroir 29 est fermé, correspond à des déplacements d'amplitude minimum de la masse suspendue, pour des sollicitations lentes, et un amortissement important. Par contre, la partie de la courbe A située au-delà du point I d'abscisses 1'--. dans laquelle le tiroir 29 est ouvert et l'amortissement faible par écoulement du fluide hydraulique principalement par l'intérieur du tiroir 29, correspond à des déplace- ments faibles de l'élément de suspension et du châssis du véhicule pour des fluctuations d'excitation rapi- des. 19* Le facteur d'amortissement est donc élevé pour des fréquences d'excitation faibles, et faible pour des fréquences d'excitation supérieures à 1 2 fois la fréquence propre de l'élément de suspension. En d'autres termes, le déplacement de la masse suspendue est minimisée par l'amortisseur selon l'invention, pour toute fréquence excitatrice. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et peut comporter des variantes d'exécution, dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1 - Amortisseur (18) pour élément de sus- pension de véhicule lourd, comportant un corps creux (19) adapté pour communiquer d'une part avec une source de fluide hydraulique et d'autre part avec une chambre hydraulique (7) de l'élément, ce corps étant muni de rondelles élastiques amortisseurs (45-46), ca- ractérisé en ce qu'il comprend un tiroir creux (29) monté coulissant dans une pièce fixe (23) logée dans une fourrure (24) intérieure au corps (19), séparée de ce dernier par un intervalle annulaire (25) et pré- sentant une ouverture qui communique avec un conduit (10) débouchant dans la chambre hydraulique (7), en ce que la pièce fixe (23) est montée avec'jeu dans la fourrure (24) et percée de lumières radiales (27) com- muniquant avec l'intérieur (31) du tiroir (29), léequel est sollicité contre ladite pièce (23) par un organe élastique de rappel (32) prenant appui sur le corps, le tiroir (29) étant agencé de façon à pouvoir occuper alternativement une première position dans laquelle il obture toute communication entre ledit intervalle an- nulaire (25) et l'intérieur du tiroir (29) lorsque l'élément de suspension est soumis à une fréquence d'oscillation faible, inférieure à 2 fois sa fré- quence de résonance, et une seconde position dans laquelle il établit une communication entre son volume intérieur (31) et l'intervalle annulaire (25) entre la fourrure (24) et le corps (19) lorsque l'élément de suspension est soumis à une fréquence d'oscillation supérieure à f fois sa fréquence de résonance. 2 - Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une canalisation (37) débouchant à une extrémité sur une face terminale du tiroir (29) opposée à son organe de rappel (32) et pourvue d'un - 10 gicleur (39), avec un clapet de réalimentation éven- tuellement, à son autre extrémité, est ménagée dans la pièce fixe (23), de manière à maintenir sous le tiroir un matelas de fluide hydraulique susceptible de frei- ner les déplacements de celui-ci. 3 - Amortisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section de la partie (298) du tiroir 29 sur laquelle s exerce la pression hydrauli- que transmise par le gicleur (39) est légèrement infé- rieure à la section de la partie (29A)- du tiroir sur laquelle agit la pression d'excitation provenant de la chambre hydraulique (7) et qui est celle du fluide hy- draulique à l'intérieur (31) du tiroir.