Brevet FR2593256A1 — publié le 19870724

"Amortisseur pour suspension de véhicule automobile". Les suspensions de véhicule sont destinées à réduire la transmission des cahots, perçus par des masses non suspendues, dont font partie les roues, aux masses suspendues comprenant le châssis, le ou les passagers et autres charges du véhicule. Elles doivent donc améliorer le confort des occupants sans avoir de conséquence négative sur la stabilité du véhicule et sur sa tenue de route. Elles comprennent en général, pour chaque roue, un ressort de suspension et un amortisseur interposé entre le châssis et le support de roue. Le ressort a pour fonction d'absorber l'énergie communiquée à la roue lors de son déplacement vertical par un cahot et de restituer cette énergie après le cahot pour ramener la suspension dans sa position d'équilibre.Quant à l'amortisseur, il a pour fonction d'absorber une partie plus ou moins importante de l'énergie de restitution du ressort au cours d'un travail auxiliaire et indépendant. L'énergie absorbée par ce travail se retranche de l'énergie globale applicable aux masses, suspendues ou non, et tend à rétablir l'équilibre de force, un instant compromis. Il est donc important que ce travail s'effectue avec mesure et à bon escient, ce qui n'est pas toujours le cas avec l'amortisseur hydraulique traditionnel. La quantité d'énergie absorbée par un amortisseur hydraulique est égale à l'énergie nécessaire pour laminer à travers des orifices, calibrés par des clapets, une quantité d'huile déterminée dans un temps donné. Il est évident que le calibrage des ouvertures restant constant, la quantité d'énergie absorbée est d'autant plus grande que, d'une part le volume de fluide hydraulique à laminer est important et cure, d'autre part le temps pour effectuer ce travail est réduit. Or c'est précisément ce facteur temps qui. en variant sans cesse avec la vitesse du véhicule et le relief de la route, modifie les conditions de fonctionnement de l'amortisseur et de la suspension et entraine parfois des effets négatifs. Par exemple, les protubérances de la route au profil allongé, à une vitesse réduite, engendrent des basses fréquences d'oscillations : le temps d'un cycle est prolongé. l'énergie absorbée par l'amortisseur est réduite, le confort se dégrade.A l'inverse, des protubérances de la route ayant un profil court et de grandes vitesses engendrent des hautes fréquences d'oscillation le temps du cycle est réduit, L'énergie absorbée est plus importante, le confort s'améliore. Toutefois, dans ces dernières conditions, un moment critique apparait dès que l'énergie du ressort de suspension est absorbée en totalité par le travail de l'amortisseur, ce qui a pour effet de retarder les roues dans leur mouvement descendant donc de retarder leur contact avec le sol et de compromettre la stabilité du véhicule. Pour remédier à ces inconvénients, deux voies possibles s'ouvrent à la recherche - soit, la variation du calibrage des ouvertures de laminage, de façon à augmenter leur débit au fur et à mesure que le temps du cycle diminue, (c'est dans cette vole, que la plupart des chercheurs se sont orientés, pour apporter des arnéliorations relativement modestes et peu fiables, voir en particulier les brevets français n" 2 079 874 et nO 1 550 370), - soit, la variation du volume d'huile à laminer, de façon à ce que ce volume à laminer diminue au fur et à mesure que le temps du cycle diminue. C'est précisément dans cette dernière voie que se sont orientées les recherches qui ont conduit à l'élaboration de l'amortisseur selon l'invention. La présente invention a pour but de fournir un amortisseur améliorant le confort en absorbant davantage d'énergie lorsque la suspension est soumise à des oscillations de basses fréquences et améliorant la stabilité pour des oscillations de hautes fréquences en permettant, dans ce cas, aux roues de revenir rapidement en contact avec le sol. A cet effet, cet amortisseur, du type composé d'un piston, traversé par des orifices calibrés par des clapets, mobile dans un cylindre fermé rempli de fluide hydraulique, et interposé, avec un ressort de suspension entre le châssis du véhicule et le support de la voie, comprend un moyen à ressort complémentaire qui, associé à l'un de ses éléments, est apte à absorber temporairement l'excédent d'énergie sollicitant l'amortisseur dans les hautes fréquences d'oscillations tout en tolérant le mouvement descendant de l'élément d'amortisseur lié à la roue et à restituer cette énergie engendrant le laminage du fluide hydraulique et l'amortissement pendant un temps supérieur à celui mis par le ressort de suspension pour revenir en position d'équilibre. Ainsi, lorsque la roue est soumise à des oscillations de haute fréquence, son mouvement ascendant entraine la compression du ressort de suspension et le coulissement du piston dans le cylindre de l'amortisseur, sans effet d'amortissement puisque le fluide hydraulique traverse librement les orifices du piston. En restituant l'énergie précédemment accumulée, le ressort de suspension tend à revenir en position d'équilibre et communique au support de roue et à l'amortisseur, un mouvement descendant. Durant ce mouvement rapide, les clapets associés au piston se mettent en position de laminage et entrainent une augmentation de pression dans le cylindre, augmentation ralentissant le mouvement relatif piston-cylindre.L'énergie de restitution du ressort de suspension qui ne peut être absorbée par le laminage pendant le temps du mouvement descendant de la roue, assure la compression du ressort complémentaire. Ainsi, après que le ressort de suspension soit revenu en position d'équilibre et que la roue soit en contact avec le sol, le ressort complémentaire ramène les deux éléments de l'amortisseur dans la position d'équilibre en prolongeant dans le temps le laminage du fluide hydraulique. II en résulte que le retour à l'équilibre des forces sollicitant l'ensemble de la suspension s'effectue sur une période plus longue que le retour de la roue dans sa position normale et cela au profit de l'amélioration de la stabilité du véhicule et sans préjudice pour le confort des passagers. Dans une forme d'exécution de l'invention, le corps de cylindre de l'amortisseur est lié au support de roue tandis que le moyen à ressort complémentaire est interposé entre le châssis et l'extrémité libre de la tige de son piston, tige traversant ce châssis. Dans une autre forme d'exécution de l'invention, le moyen ressort complémentaire est disposé dans le cylindre et est interposé entre un guide perforé solidaire de la tige du piston et le piston proprement dit monté coulissant sur cette tige et comportant, seul, des perçages calibrés de laminage. Grâce à cet agencement, I'amortisseur selon l'invention est aussi compact qu'un amortisseur traditionnel tout en procurant des résultats supérieurs. L'invention sera de toute façon mieux comprise à l'aide de la description qui suit en reférence au dessin schématique annexé représentant à titre d'exemples non limitatifs deux formes d'exécution de cet amortisseur. Figures I à 3 sont des vues de côté en élévation en coupe partielle montrant schématiquement une première forme d'exécution de cet amortisseur lorsque, respectivement, la suspension est en position d'équilibre9 la roue est en phase ascendante et est en fin de cycle d'amortissement, Figures 4 à 7 sont des vues schématiques de côté en coupe longitudinale montrant une autre forme d'exécution de cet amortisseur respective ment, en position d'équilibre, en position ascendante et descendante de la roue après passage sur une bosse, et enfin en position descendante lors du passage de la roue dans une cuvette. Aux figures 1 à 3, 2 désigne le chassis d'un véhicule automobile dont chacune des roues arrière 3 est montée libre en rotation sur un bras de suspension 4 de type tiré, c'est à dire ar-ticulé en 5 à son extrémité antérieure sur une console 6 solidaire du châssis. 7 désigne le ressort de suspension, 8 le cylindre de l'amortisseur articulé en 9 au bras 4 et 10 la tige de l'amortisseur dont le piston 11, mobile dans le cylindre 8, est muni d'orifices calibrés 12 associés âun clapet 12a. Selon l'invention, la tige 10 du piston traverse le châssis 2 par un alésage 13 et est solidaire à son extrémité libre d'un plateau 14 prenant appui sur un ressort complémentaire 15 interposé entre ce plateau et le châssis 2. Ce ressort 15 est solidaire du châssis et du plateau 14. Lorsque la roue 3 rencontre une protubérance 16, comme représentée à la figure 2, le bras de suspension 4 pivote dans le sens de la flèche 17 et communique au cylindre 8 un mouvement ascendant dans le sens de la flèche 18. Ce mouvement assure la compression du ressort de suspension 7 et provoque le déplacement du piston 11 dans le cylindre 8. Durant ce déplacement, chacun des clapets 12a libère l'orifice calibré 12 correspondant de manière à permettre le passage sans freinage du fluide hydraulique de la chambre inférieure du cylindre 8 à la chambre supérieure. A la fin du mouvement ascendant, le ressort de suspension 7 tend à se libérer de l'énergie qu'il vient d'accumuler et communique au bras 4 un mouvement oscillant dans le sens de la flèche 19 et, au cylindre 8, un mouvement descendant dans le sens de ia flèche 20. Dans ces conditions, les clapets 12a obturent les orifices 12 qui assurent ainsi le laminage du fluide passant de la chambre supérieure à la chambre inférieure.Ce laminage crée une résistance telle que le piston 1 1 n'a pas le temps de revenir en position d'équilibre dans le temps mis par le ressort de suspension 7 pour revenir à sa position d'équilibre. Il en résulte, comme montré à la figure 3, que le ressort complémentaire 15 est comprimé ce qui permet au bras 4 de revenir à sa position initiale et à la roue 3 de revenir rapidement en contact avec la chaussée. Il est évident que l'énergie accumulée dans le ressort 15 est d'autant plus importante que le mouvement d'oscillation du bras 4 sera ample et rapide. L'énergie emmagasinée par ce ressort 15 se retranche de l'énergie globale applicable par le ressort de suspension 7 à la roue 3 et au châssis 2.Cet effort d'application croît progressivement pour atteindre sa valeur normale d'équilibre, au fur et à mesure que le ressort 15, libérant son énergie, ramène le piston 11, lequel continue le processus de laminage du fluide hydraulique dans le cylindre. Les avantages de ce système sont évidents ; la grande liberté laissée au mouvement des roues améliore leur adhérence dans les hautes fréquences d'oscillations, tandis que le processus de laminage, en se poursuivant dans un temps qui n'est plus tributaire de celui d'oscillation des roues, peut s'accorder avec le temps de la fréquence d'oscillations des masses suspendues. En outre, grâce à une étude rigoureuse du tarage des ressorts 7 et 15 et du calibrage des orifices 12 de laminage, le confort est amélioré de façon notable même aux basses fréquences. I1 est évident que les ressorts 7 et 15 qui, dans cette forme d'exécution, sont représentés comme étant des ressorts hélicoïdaux peuvent être remplacés par d'autres moyens à ressort de type connu et, par exemple, par des ressorts à lame ou par des barres de torsion.De même, les mêmes résultats pourraient être obtenus en retournant l'amortisseur, cas dans lequel sa tige est liée au bras 4 et son corps 8 est lié au châssis 2 par une tige solidaire de lui et traversant ce châssis pour recevoir un plateau 14 prenant appui sur un ressort 15. Dans la forme d'exécution représentée aux figures 4 à 7, le cylindre 2z est rendu solidaire du châssis 2 et la tige 23 est reliée au bras de suspension 4. Cette tige est solidaire, à son extrémité disposée dans le cylindre 22, d'un guide 24 lui-même solidaire d'un ressort hélicoïdal 25 dont l'autre extrémité est fixée à un piston mobile 26 monté coulissant sur la tige 23. Le guide 24 est traversé par des perforations 27 de manière à pouvoir être traversé par le fluide hydraulique disposé dans le cylindre sans créer de pertes de charge notables. De façon connue, le piston 26 est muni d'orifices calibrés 28 associés à des orifices 29 obturables par un clapet 30.A sa partie supérieure, le cylindre 22 comporte un piston auxiliaire 32 séparant le fluide hydraulique 33 d'un gaz 34 dont la compressibilité est utilisée, de façon connue, pour compenser l'augmentation de volume engendrée par l'introduction de la tige 23 dans le cylindre. En partie inférieure, le cylindre 22 comporte un évasement 35 permettant de former entre le piston mobile 26 et la paroi intérieure du cylindre un espace annulaire 36, (figure 7) dont l'utilité sera précisée plus loin. Le fonctionnement de cet amortisseur est très voisin de celui décrit dans la forme d'exécution précédente. A l'état d'équilibre, te piston occupe la position représentée à la figure 4. Lorsque la roue rencontre une protubérance 16, la tige 23 du piston se déplace dans le cylindre dans le sens de la flèche 37 de figure 5. Dans ces conditions, le clapet 30 s'éloigne des orifices 29 et permet au fluide hydraulique 33 contenu dans la chambre supérieure de passer, sans freinage, dans la chambre inférieure du cylindre 22.Dans la phase descendante, entrainée par la libération de l'énergie du ressort de suspension 7, I'accroissement de pression dans la chambre inférieure du cylindre entraine l'obturation des orifices 29 par le clapet 30 de sorte que seuls les orifices calibrés 28 puissent être traversés par le fluide hydraulique pour assurer le laminage créant l'amortissement. La pression de l'huile dans cette chambre inférieure augmente donc et ralentit le mouvement du piston 29, sans pour autant s'opposer au mouvement de descente de la tige 23 permettant le retour à l'équilibre du ressort 7 et le contact de la roue avec le sol. II en résulte que le ressort 25 est comprimé entre le piston mobile 26 et le guide 24.Comme dans la forme d'exécution précédente, la détente de ce ressort 25 ramène le piston 26 dans sa position d'équilibre en continuant l'amortissement du mouvement par poursuite du laminage du fluide passant par les orifices calibrés 28 et allant de la chambre inférieure à la chambre supérieure. En fin de laminage, les éléments de l'amortisseur occupent à nouveau la position d'équilibre représentée à la figure 4. La figure 7 montrant la position des éléments de l'amortisseur lors du passage de la roue dans une cuvette met en évidence que, lors de la phase descendante de la roue à partir de sa position d'équilibre, le piston coulissant 26 vient au niveau de l'évasement 35 du cylindre, ce qui permet à l'huile contenue dans la chambre inférieure du cylindre de passer préférentiellement par l'espace annulaire 36 autour du piston 26 en supprimant tout laminage de ce fluide. Ainsi, le mouvement de descente du piston n'est pas freiné et ne s'oppose pas à la descente rapide de la roue. Il ressort de ce qui précède que, grâce à l'interposition d'un ressort complémentaire compressible 25 s'interposant entre les masses suspendues et les masses non suspendues, les effets de cet amortisseur sont comparables à ceux obtenus avec les amortisseurs à gaz sans poser pour autant les mêmes problèmes d'étanchéité. REVENDICATIONS 1. Amortisseur pour suspension de véhicule du type composé d'un piston 11-26 traversé par des orifices calibrés 12-28 associés à des clapets 12a-30, mobile dans un cylindre 8-22 fermé, rempli de fluide hydraulique et interposé, avec un ressort de suspension 7, entre le châssis 2 du véhicule et le support 4 de la roue 3 caractérisé en ce qu'il comprend un moyen à ressort 15-25 complémentaire qui, associé à l'un de ses éléments est apte à absorber temporairement l'exécent d'énergie sollicitant l'amortisseur dans les hautes fréquences d'oscillation tout en tolérant le mouvement descendant de l'élément d'amortisseur lié à la roue et à restituer cette énergie, engendrant le laminage du fluide hydraulique et l'amortis- sement, pendant un temps supérieur à celui mis par le ressort de suspension pour revenir en position d'équilibre. 2. Amortisseur selon la revendication 1 caractérisé en ce que son corps de cylindre 8 est lié au support 4 de roue, tandis que le moyen à ressort 15 est interposé entre le châssis 2 et l'extrémité libre de la tige 10 du piston 11, tige traversant librement ce châssis 2. 3. Amortisseur selon la revendication 1 caractérisé en ce que sa tige 10 est liée au support 4 de roue, tandis que le moyen à ressort 15 est interposé entre le châssis 2 et l'extrémité libre d'une tige qui, traversant le chassis, est solidaire du cylindre 8. 4. Amortisseur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen à ressort 25, disposé dans le cylindre 22 est interposé entre un guide perforé 24, solidaire de la tige 23 du piston et le piston 26 proprement dit monté coulissant sur cette tige 23 et comportant, seul, des perçages calibrés 28 de -laminage. 5. Amortisseur selon l'ensemble des revendications 1 et 4 caractérisé en ce que la partie du cylindre 22 recevant, le piston mobile 26, dans la phase d'extension correspondant au passage de la roue dans une cuvette, est évasé pour délimiter, avec ce piston 26, un espace annulaire 36 de passage préférentiel sans freinage du fluide hydraulique.