Brevet FR2613798A1 — publié le 19881014

L'invention concerne un amortisseur hydraulique réglabLe, comprenant un piston fixe à une tige de piston et partageant un cylindre de travail en deux chambres de travail remplies de liquide d'amortissement, avec un canal d'écoulement de Liquide qui est contrôlé, en partie au moins à des fins de dosage de La force d'amortissement, par l'obturateur axialement mobile d'une soupape à commande électromagnétique, obturateur qui présente une liaison hydraulique entre le canal d'écoulement et sa face d'extrémité arrière et qui forme un siège de soupape par sa face d'extrémité frontale en coopération avec une surface d'appui à peu près perpen- diculaire à l'axe de rotation de l'obturateur. On connaît des amortisseurs hydrauliques (voir le document DE-AS-12 42 945 par exemple) dont la caractéristique d'amortissement est réglable par voie électromagnétique en changeant l'écoulement du fluide d'amortissement hydraulique à travers les soupapes d'amor- tissement. L'amortisseur comporte alors une dérivation qui sert à régler la force d'amortissement dans la phase d'extension ou de détente. Plus précisément, pour pouvoir changer la force d'amor- tissement dans la phase d'extension suivant l'état de la route; la dérivation contient une soupape à commande électromagnétique. L'obturateur de cette soupape contrôle, c'est-à-dire ferme ou ouvre plus ou moins, un canal d'écoulement prévu dans la dériva- tion. La soupape comporte un éléctroaimant de commande relative- ment gros. On connaît aussi des amortisseurs hydrauliques réglables (voir par exemple le document DE-OS 21 19 531) qui comportent un premier élément d'amortissement et une canalisation équipée d'une soupape de réglage. La soupape de réglage et un autre élément d'amortissement sont disposés séparément dans une boucle fermée. La soupape de réglage est manoeuvrée manuellement ou sous l'action d'un organe du véhicule. Le but de l'invention est de réaliser le système d'amor- tissement pour un véhicule avec une adaptation électronique, variable et intelligente, de l'amortissementpour les phases d'extension et de compression, de manière qu'une soupape d'amor- tissement électromagnétique compacte, commandée de façon variable, permette non seulement d'obtenir un amortissement réglable à volonté dans la phase d'extension et dans la phase de compression, mais aussi, par La variation des faces utiles de l'obturateur, sur lesquelles agit la pression hydraulique, La modification du compor- tement de commutation, en fréquence, de fermeture et d'ouverture de l'armature de l'électroaimant, constituant l'obturateur. A cet effet, selon l'invention, une partie au moins de la face frontale de l'obturateur et une partie au moins du siège de soupape sont disposées à distance (E) l'une de l'autre, Le rapport de la face frontale à la face arrière de l'obturateur, toutes deux exposées à la pression du liquide, est de 0,5 à 1,0, et le rapport entre une facette annulaire, prévue sur l'obturateur et également exposée à la pression du liquide, et la face arrière de l'obturateur est de 0 à 0,5. Cette solution a l'avantage que la soupape d'amortissement ainsi réalisée peut être incorporée en différentes variantes dans le système d'amortissement d'un véhicules La soupape peut être installée en parallèLe avec les clapets d'étranglement convention- nels dans le piston d'amortissement et/ou dans le fond du cylindre, mais il est possible aussi de prévoir simplement des clapets anti- retour dans le piston d'amortissement et - s'il est prévu - dans le fond du cylindre, de sorte que La soupape d'amortissement est logée dans une dérivation. En cas d'application de l'invention à des amortisseurs susceptibles d'être bloqués, il est possible d'installer la soupape d'amortissement sans qu'il y ait d'autres clapets d'étran- glement dans le piston d'amortissement et dans la zone du fond. De plus, en optimisant l'adaptation mutuelle des faces utiles de l'obturateur, on peut obtenir un comportement de ferme- ture et d'ouverture rapide, de même que des fermetures et des ouver- tures sores dans toutes les conditions de fonctionnement, avec l'avantage supplémentaire de l'obtention d'une construction compacte de la soupape et une faible consommation de courant électrique. En réalisant la soupape comme une soupape électromagnétique à siège et avec un obturateur axialement mobile dans un guidage à fentes et qui est sollicité par La pression du liquide sur les deux faces d'extrémité, il devient possible de produire l'ouverture de la soupape par la seule force magnétique et de provoquer sa fermeture par la force d'un ressort en combinaison avec la force produite par la pression hydrauLique du système d'amortissement Lui-même. L'électroaimant nécessaire peut alors être très petit et de faible puissance électrique. Un autre avantage est la création d'une force, agissant sur l'obturateur, due à l'établissement d'une pression différen- tielle dans la région du siège de la soupape. Bien que les deux faces d'extrémité de l'obturateur soient en principe sollicitées par la même pression, en raison de la liaison hydraulique, il se produit dans la région du siège, lorsque la soupape est ouverte et sous l'effet de l'écoulement du fluide d'amortissement, un abaissement de la pression par rapport à la zone plus éLoignee du siège. Cette pression différentielle est exploitée pour soutenir l'action du ressort de la soupape, si bien que, lorsque l'éLectro- aimant est coupé, l'obturateur est fermé non seulement par le ressort mais aussi, en même temps, par une force due à cet abaissement de la pression. Cette force supplémentaire permet la fermeture rapide dans toutes les conditions de fonctionnement, le temps de commu- tation étant raccourci d'autant plus que la vitesse relative de l'amortisseur est plus élevée. La facette annulaire formée circonférentiellement sur la surface latérale de l'obturateur, peut être très petite ou quasiment inexistante lorsque le liquide s'écoulant vers la soupape arrive sur l'obturateur depuis l'intérieur. En cas d'arrivée de ce liquide radialement de l'extérieur, il est avantageux de prévoir une face ou facette annulaire extérieure sur l'obturateur pour créer ainsi une force de fermeture hydraulique qui soutient le ressort de la soupape au moment de la fermeture de celle-ci. Un mode de réalisation avantageux prévoit une surface latérale extérieure de forme cylindrique sur l'obturateur. Selon une caractéristique de l'invention, une partie au moins de la face frontale de l'obturateur est conique. Selon une autre caractéristique, applicable en fonction de la construction prévue, la face frontale de l'obturateur est plane et la partie voisine du siège présente un creux dont le fond est situé à distance de la face frontale de l'obturateur. Ce mode de réalisation procure L'avantage que l'on peut utiliser un obturateur cylindrique avec une face frontale plane, ce qui permet une fabrication simple de l'obturateur, la région voisine du siège de La soupape étant réalisée avec un creux. Dans toutes les solutions, grâce à la disposition d'une partie au moins de La face frontale de l'obturateur à la distance E de la face située en regard d'elle, on obtient, à l'arrivée du fluide d'amortissement sous une certaine pression, que la vitesse de ce fluide est accrue dans la région du siège, en raison de la réduction de la section d'écoulement, si bien que la pression dans cette région baisse en conséquence. Ce phénomène s'explique par le théorème de Bernoulli. L'abaissement de la pression procure un effet de soutien à l'action du ressort agissant sur l'obturateur. Il importe peu, pour ce qui concerne le comportement de fermeture et d'ouverture, quelles que soient les conditions de fonctionnement, que la face frontale de l'obturateur soit disposée à distance de la surface d'appui faisant partie du siège, ou qu'une partie de cette surface, partie qui est voisine du siège, présente un évide- ment ou creux dont le fond est espacé de la face frontale de l'obturatèur. Afin d'influencer de la manière désirée la brusque varia- tion de la force d'amortissement au moment de la commutation de l'obturateur de la soupape, une caractéristique importante de l'invention prévoit que le rapport de l'aire de section utile de la liaison hydraulique à la face arrière utile de l'obturateur est de 0,002-0,85. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation préférés mais nullement limita- tifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation partiellement en coupe d'un amortisseur selon l'invention; - la figure 2 est une coupe transversale partielle de cet amortisseur dans la zone de la dérivation; - la figure 3est une coupe axiale d'une soupape électro- magnétique utilisable sur un tel amortisseur; et - les figures 4 à 8 montrent différentes formes d'exécu- tion de l'obturateur de la soupape. La figure I représente un amortisseur 1 formant une jambe de suspension de type bitube. Il est constitué essentielte- ment d'un piston d'amortisseur 2, d'une tige de piston 3 et d'un cylindre de travail 4. Le piston 2 partage le cylindre 4 en une chambre de travail supérieure 5 et une chambre de travail infé- rieure 6. Le piston 2 est équipé en plus de soupapes d'amortisse- ment. Le fond du cylindre de travail 4 contient d'autres soupapes, par les sections d'écoulement desquelles le volume de liquide correspondant à la tige de piston est refoulé dans un espace de compensation 17. Ce dernier est délimité par la paroi du cylindre de travail 4 et par la paroi interne du tube enveloppe 18. Une liaison pour l'écoulement de liquide dans l'espace de compensation 17 est prévue à partir de la chambre de travail supérieure 5, à travers un canal 19, une dérivation 20 et une soupape électromagnétique d'amortissement 7. Cette soupape 7, prévue selon l'invention, commande un recyclage de liquide variable dans cette liaison. La figure 2 montre une coupe transversale de l'amortis- seur 1: on voit la tige de piston 3 au centre et une partie du canal 19 et de la dérivation 20 par lesquels la chambre de travail supérieure 5 peut communiquer avec l'espace de compensation 17. Dans cet exemple de réalisation, la dérivation 20 est formée par un méplat meulé sur un tube. La figure 3 représente la coupe axiale d'une soupape 7 dans une exécution o le cylindre de travail 4 forme la dérivation 20 en coopération avec un tube 21. A partir de la dérivation 20, le liquide parvient à la soupape à travers un orifice d'arrivée 22, d'o ce fluide d'amortissement, lorsque la soupape est ouverte, passe devant l'obturateur 8, entre ce dernier et le siège 16, et traverse ensuite des orifices de sortie 23 puis un clapet 24 à disques à ressort avant d'entrer dans l'espace de compensation 17. Par la coopération de l'éLectroaimant 25, du ressort 26 et de la pression hydraulique, la soupape 7 commande l'obturateur 8 pour contrôler ainsi le canal d'écoulement 9 dans la liaison précitée. Le perçage central 11 de l'obturateur 8 assure l'égalisation des pressions entre la face d'extrémité arrière 10 et la face d'extré- mité frontale 14 de l'obturateur 8. La conformation particulière donne naissance, à peu près perpendiculairement à l'axe de rota- tion 12 de L'obturateur 3, à une surface d'appui 13 située à une distance E de la face frontale 14 de l'obturateur 8. La conforma- tion de la face frontale 14 crée, sur le siège 16, pendant l'écou- lement du fluide d'amortissement de l'orifice d'arrivée 22 aux orifices de sortie 23, un abaissement de la pression. La pression différentielle ainsi créée contribue à l'action de fermeture du ressort 26. On peut concevoir aussi des exécutions o le liquide d'amortissement parvient radialement de l'extérieur à l'obturateur 8 en passant par le canal d'écoulement 9. La prévision de la facette annulaire 27 sur l'obturateur permet alors d'exercer sur celui-ci une force qui contribue également à l'effet de fermeture du ressort 26 de la soupape. La figure 4 propose un obturateur 8 dont la face frontale 14 est partiellement conique et dont la surface latérale extérieure présente une facette annulaire 27. Le siège 16 de cet exemple forme une arrête de distribution en combinaison avec la surface d'appui 13. L'obturateur 8 de cet exemple possède une face frontale 14 dont Le diamètre intérieur 28 correspond tout au plus au diamètre extérieur 25 de cet obturateur. La partie plane de la face frontale 14 est située à la distance E de la surface d'appui 13. La figure 5 montre un exemple d'un obturateur 8 avec une surface latérale cylindrique et une face frontale 14 située à la distance E de la surface d'appui 13; le choix du diamètre de la face frontale 14 permet ainsi de définir le siège 16 de la soupape. La figure 6 montre une variante de l'obturateur 8 avec une face frontale 14 de forme conique et avec de nouveau une facette annulaire 27 sur la surface latérale extérieure. La figure 7 par contre prévoit une face frontale 14 qui est à peu près perpendiculaire à l'axe de rotation 12 de l'obturateur 8; la présence de la facette annulaire 27 indique de nouveau que cet obturateur est utilisable notamment au cas o le liquide arrive radialement de l'extérieur. La figure 8a montre un obturateur 8 de forme cylindrique et avec une face frontale 14 plane. La partie voisine de la surface d'appui 13 possède un creux 15 qui est conformé de manière que la face frontale 14 de l'obturateur 8 soit située de nouveau à la distance E de la surface se trouvant en regard d'elle. La surface d'appui 13 définit en même temps la géométrie du siège 16 de la soupape. La figure 8b montre un creux 15 de forme conique. La géométrie de tous les obturateurs 8 des figures 4 à 8 est telle que la section d'écoulement au droit du siège 16 est plus étroite que dans les régions adjacentes. Grâce à cette géomé- trie, on obtient, lorsque l'obturateur 8 est ouvert, l'augmentation de la vitesse du fluide d'amortissement au niveau du siège 16, ce qui crée à cet endroit une pression différentielle, en comparaison avec les zones environnantes, pression différentielle qui engendre une force contribuant à l'action du ressort 26 pour la fermeture de la soupape. REVENDICATIONS 1. Amortisseur hydraulique réglable, comprenant un piston fixé à une tige de piston et partageant un cylindre de travail en deux chambres de travail remplies de liquide d'amortissement, avec un canal d'écoulement de liquide qui est contrôlé, en partie au moins à des fins de dosage de la force d'amortissement, par l'obtu- rateur axialement mobile d'une soupape à commande électromagnétique, obturateur qui présente une liaison hydraulique entre le canal d'écoulement et sa face d'extrémité arrière et qui forme un siège de soupape par sa face d'extrémité frontale en coopération avec une surface d'appui à peu près perpendiculaire à l'axe de rotation de l'obturateur, caractérisé en ce que des parties au moins de la face frontale (14) de l'obturateur (8) et du siège de soupape (16) sont disposées à distance (E) l'une de l'autre, le rapport de la face frontale (14) à la face arrière (10) de l'obturateur, toutes deux exposées à la pression du liquide, est de 0,5 à 1,0, et le rapport entre une facette annulaire (27), prévue sur l'obtu- rateur et exposée également à la pression du liquide, et la face arrière (10) de l'obturateur est de 0 à 0,5. 2. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur (8) possède une surface latérale extérieure de forme cylindrique. 3. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie au moins de la face frontale (14) de l'obturateur (8) est conique. 4. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face frontale (14) de l'obturateur (8) est plane et que la région voisine du siège (16) présente un creux (15) dont le fond est situé à distance (E) de la face frontale (14) de l'obtu- rateur (8). 5. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre l'aire de section utile de la liaison hydraulique (11) à la face arrière (10) de l'obturateur est de 0,002 à 0,85.