Brevet FR2616187A1 — publié le 19881209

La présente invention se rapporte à un amortis- seur réglable, en particulier pour véhicules automobi- les, comprenant un cylindre qui renferme un liquide d'amortissement, une tige de piston plongeant dans ce cy- lindre à joint étanche et y coulissant axialement et un piston d'amortissement fixé à cette tige et qui divise le cylindre en deux chambres de travail, et dans lequel une soupape d'amortissement, qui comprend un élément ob- turateur de soupape mobile dans la direction axiale et un siège de soupape, commande la section effective d'un canal d'amortissement. On connaît déjà des amortisseurs hydrauliques réglables (par exemple DE-A21 19 531) dans lesquels il est prévu un premier élément d'amortissement et, en sup- plément, une conduite équipée d'une soupape de réglage. Ces amortisseurs comprennent une soupape de réglage et -un élément d'amortissement agencés séparément dans une boucle fermée. L'actionnement de la soupape de réglage s'effectue manuellement ou sous l'action de l'un des or- ganes du véhicule. Un inconvénient de ces amortisseurs consiste en ce que la présence d'une conduite et de com- posants disposés les uns à la suite des autres rend la structure difficile à réaliser du point de vue de la technique de fabrication et en ce que la commande mécani- que engendre une force d'amortissement fixe, de sorte qu'il n'est pas possible de faire varier cette force selon différentes courbes caractéristiques. On connait par ailleurs des amortisseurs hydrauliques (par exemple, DE-B-12-42 945) dans lesquels on peut faire varier la ca- ractéristique d'amortissement par des moyens électroma- gnétiques qui font varier le débit du fluide d'amortisse- ment hydraulique qui traverse les soupapes d'amortisse- ment. Dans ces amortisseurs, il est prévu une dérivation dans laquelle une soupape d'amortissement commande un élément obturateur de soupape chargé par un ressort, de manière à permettre de régler la force d'amortissement sur valeurs différentes en extension et en compression. Dans ces amortisseurs, l'électro-aimant maintient l'élé- ment obturateur de soupape, soit dans la position ouver- te, soit dans la position fermée. Le but de l'invention est de créer une commande pour un amortisseur hydraulique réglable qui assure, en même temps qu'une possibilité de réglage par variation continue, une grande vitesse de modification du réglage, un bon comportement à la température ainsi que des carac- téristiques de force d'amortissement convenablement re- productibles, tout en ne consommant qu'une petite quanti- té d'énergie pour la commande. Selon l'invention, pour résoudre ce problème, l'élément obturateur de soupape présente, au moins une section d'étranglement constante partant de sa surface frontale chargée par la pression et aboutissant à sa fa- ce arrière située à l'opposé, tandis qu'une autre sec- tion d'étranglement, qui part de cette face arrière et est dirigée dans le sens de l'écoulement de sortie dans le canal d'amortissement, est commandée par une aiguille de commande coulissant axialement et dont la position est réglée par variation continue. Dans cette construction, il est avantageux d'u- tiliser pour la commande et le réglage du fluide d'amor- tissement dans l'amortisseur une soupape pilotée qui pos- sède un étage de pilotage auto-alimenté. Ici, on met la différence de pression qui produit la force d'amortisse- ment à profit pour le déplacement de l'élément obtura- teur de la soupape. Cet élément obturateur, qui est mobi- le dans la direction axiale, forme la liaison entre le côté pression et le côté de sortie du canal d'amortisse- ment, et la chambre de commande est reliée, d'une part, au côté de sortie du canal d'amortissement par le perça- ge d'étranglement variable, qui se régle automatiquement avec l'élément obturateur de soupape et en coopération avec l'aiguille de commande et, d'autre part, au côté pression de ce canal par le perçage d'étranglement cons- tant. Un avantage consiste dans ce cas en ce que, non seulement, on peut réaliser de grandes vitesses de commu- tation - avec une faible consommation de puissance de commande - mais que, par ailleurs, on peut obtenir aussi bien un bon comportement à la température qu'une bonne commande de l'amortissement correctement reproductible tout en disposant d'une possibilité de réglage par varia- tion continue. Une forme particulièrement avantageuse de réalisation prévoit que l'élément obturateur de soupape présente au moins une section d'étranglement constante partant de sa surface frontale chargée par la pression et aboutissant à sa face arrière située à l'opposé, tan- dis qu'une autre section d'étranglement, qui part de cet- te face arrière et est dirigée dans le sens de l'écoule- ment de sortie dans le canal d'amortissement, est comman- dée par une aiguille de commande coulissant axialement qui est chargée par un ressort, la face arrière de l'élé- ment obturateur et le bottier qui guide l'aiguille de commande faisant partie de la paroi d'une chambre de com- mande. Selon une autre caractéristique, il est prévu que la soupape d'amortissement est agencée dans une déri- vation qui relie les chambres de travail. Dans cette for- me de réalisation, la soupape d'amortissement peut être agencée à l'extérieur du cylindre de l'amortisseur et peut être réglée, non seulement manuellement mais tout aussi bien par des moyens électroniques par l'intermé- diaire d'un élément actionneur. Dans une forme de réalisation de l'invention, l'élément obturateur de soupape est maintenu en position par rapport au siège de soupape par un ressort. Pour ob- tenir une charge par pression appropriée de l'aiguille de commande, on peut également interposer un ressort en- tre l'élément obturateur de soupape et l'aiguille de com- mande. Cette assistance par ressort permet d'obtenir des caractéristiques de force d'amortissement désirées. Selon une autre caractéristique essentielle, il est prévu que l'élément obturateur de soupape est consti- tué par une membrane élastique appuyée à joint étanche - le long de sa périphérie extérieure. Dans cette construc- tion, le perçage étranglé commandé par l'aiguille de com- mande est avantageusement placé au centre de la membrane élastique. Par ailleurs, selon une forme de réalisation de l'invention, il peut être prévu que le ressort qui char- ge l'aiguille de commande est constitué par un ressort du type rondelle Belleville ou par un ressort hélicoi- dal. Dans cette construction, pour fixer certaines va- leurs de réglage prédéterminées, le ressort qui charge l'aiguille de commande peut prendre appui sur un élément actionneur réglable, qui peut être actionné de l'exté- rieur. Cet élément actionneur est actionné, soit directe- ment et manuellement, soit par l'intermédiaire d'un ser- vo-dispositif approprié et d'une électronique correspon- dante. Selon une forme de réalisation de l'invention, l'aiguille de commande présente une surface de commande chargée par la pression sur sa face dirigée vers la face arrière de l'élément obturateur de soupape. Par ailleurs, il est prévu que l'aiguille de commande est chargée par l'intermédiaire d'un élément ac- tionneur. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation préférés, et en se référant aux dessins annexés, sur les- quels, la figure 1 est une vue d'un amortisseur équipé d'une commande agencée dans un composant séparé; la figure 2 représente, à échelle agrandie, la commande agencée dans un composant séparé; la figure 3 représente une forme de réalisation dans laquelle l'élément obturateur de soupape mobile dans la direction axiale est constitué par une membrane élastique; la figure 4 représente une autre variante d'une commande qui est en principe représentée comme sur la fi- gure 2 mais avec cette différence que l'aiguille de com- mande est précontrainte au moyen d'un ressort du type rondelle Belleville; la figure 5 représente une forme de réalisation de la soupape d'amortissement comportant une aiguille de commande entraînée directement. Sur la figure 1, on a représenté schématique- ment un amortisseur bitube qui est composé du cylindre 10, d'une tige de piston 23 et d'un piston d'amortisse- ment 24 fixé à la tige de piston 23. Le piston d'amortis- sement 24 divise le cylindre 10 en une chambre de tra- vail supérieure 15 et une chambre de travail inférieure 16. Le piston d'amortissement 24 est muni de canaux tra- versants et de soupapes de laminage. Dans le fond du cy- lindre 10, se trouve une soupape de fond 25 à travers la- quelle le fluide d'amortissement peut pénétrer dans la chambre de compensation 26. Dans la chambre de compensa- tion 26, se trouve un tube 27 qui forme une dérivation 17 avec les percages 28. La soupape d'amortissement 14 munie de la commande est intercalée hydrauliquement dans cette dérivation 17. La dérivation 17 et sa commande tra- vaillent en parallèle avec les soupapes de laminage du piston d'amortissement 24 et avec la soupape de fond 25. Sur la figure 2, la soupape d'amortissement 14 est représentée à échelle agrandie. Cette figure montre en détail le cylindre 10, la dérivation 17 formée par le tube 27 et la chambre de compensation 26. En sortant de la dérivation 17, le fluide d'amortissement parvient au côté pression du canal d'amortissement 3 et charge la face frontale 11 de l'élément obturateur de soupape 1. En même temps, le fluide d'amortissement gagne la cham- bre de commande 4 à travers le perçage d'étranglement constant 6 et charge la face arrière 12 de l'élément ob- turateur de soupape 1 et, en même temps, l'aiguille de commande 7. Si la pression du fluide d'amortissement con- tenu dans le canal 3 relié à la chambre de travail 15 s'élève, cette élévation de la pression se transmet à la chambre de commande 4 à travers la section d'étrangle- ment 6 et l'aiguille 7, qui est chargée par sa section 22 et qui coopère avec le ressort 8, s'écarte. Le dégage- ment de la section variable 5, reliée au retour, provo- que un ralentissement de l'accroissement de la pression dans la chambre de canal 4, jusqu'à ce que les pressions régnant dans le canal 3 et dans la chambre 4 soient en- tre elles dans le rapport inverse Jde celui des surfaces de l'élément obturateur de soupape qui sont chargées par ces pressions. Ce rapport reste maintenu exactement à sa valeur, même lorsque la pression d'amortissement conti- nue à croître, grace au fait que l'élément obturateur 1 de la soupape accompagne l'aiguille 7 qui s'écarte à l'encontre du ressort 8, de telle manière que la section variable 5, dans la coopération entre l'élément obtura- teur et l'aiguille, reste maintenue à la valeur qui est nécessaire pour maintenir les conditions d'équilibre ré- gnant sur l'élément obturateur de soupape. Ici, le res- sort 8 sert à permettre d'obtenir la caractéristique d'amortissement désirée. Le réglage.des caractéristiques de force d'amortissement peut s'effectuer par correction du taragé du ressort 8 au moyen de l'élément de réglage 9. L'aiguille de commande 7 est logée dans le bottier 13 et la surface interne du bottier 13 forme la chambre de commande 4 en combinaison avec la face arrière 12 de l'élément obturateur de soupape 1. Sur la figure 3, on a représenté une autre for- me de réalisation de la commande. Sur son côté pression, l'élément obturateur de soupape 1 subit l'action du cou- rant provenant de la dérivation 17 en passant par le ca- nal d'amortissement 3. L'élément obturateur de soupape 1 est constitué ici par une membrane 21. La membrane 21 est en appui étanche contre le bottier 13 au niveau de sa périphérie extérieure et elle présente un perçage d'étranglement constant 6 qui relie le côté pression du canal d'amortissement 3 à la chambre de commande 4. L'ai- guille de commande 7 coulisse dans le bottier 13 et elle charge le perçage d'étranglement 5, cette aiguille de commande 7 étant commandée en translation axiale par ac- tion sur sa section de commande 22. En réponse à une élé- vation suffisante de la pression dans le canal d'amortis- sement 3, la membrane 21 se déforme axialement, de sorte que le fluide d'amortissement peut s'écouler vers le ca- nal d'amortissement 2, en franchissant le siège de soupa- pe 19 dans le sens de l'écoulement de sortie. Egalement dans cet exemple de réalisation, la pression régnant dans la chambre de commande 4 détermine non seulement le déplacement axial de la membrane 21 mais également le dé- placement axial de l'aiguille de commande 7. Si l'aiguil- le de commande 7 se soulève du perçage d'étranglement 5 et ouvre le perçage d'étranglement 5, le liquide d'amor- tissement passe de la chambre de commande 4 dans le ca- nal d'amortissement 2, de sorte que, lorsque la pression de la chambre de commande 4 disparait, la membrane 1 est repoussée plus loin dans la direction axiale et que le canal d'amortissement 3 est relié directement au canal d'amortissement 2 dans le sens de la sortie. Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, on réalise une commande, qui est en principe analogue à celle représentée sur la figure 2, avec cette différence que, ici, le ressort 8 est constitué par un ressort du type rondelle Belleville. D'un autre côté, cet exemple de réalisation correspond par son mode d'action à celui de la figure 2. Sur la figure 5, on a représenté une autre for- me de réalisation d'une soupape d'amortissement comman- dée. A la différence des formes de réalisation selon les figures 2 à 4, le déplacement axial de l'aiguille 7 est assuré, non pas par un ressort taré mais par un élément actionneur 30 à commande électronique. A l'aide de cet élément, agissant en combinaison avec la détection de la pression d'amortissement présente dans le canal 3, et en utilisant un microprocesseur, il est possible de faire varier la caractéristique d'amortissement conformémment à des lois déterminées. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif, sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C AT I O N S 1- Amortisseur réglable, notamment pour véhicu- les automobiles, comprenant un cylindre qui renferme un liquide d'amortissement, une tige de piston plongeant dans ce cylindre à joint étanche et y coulissant axiale- ment, et un piston d'amortissement fixé à cette tige et qui divise le cylindre en deux chambres de travail, et dans lequel une soupape d'amortissement, qui comprend un élément obturateur de soupape mobile dans la direction axiale et un siège de soupape, commande la section effec- tive d'un canal d'amortissement, caractérisé en ce que l'élément obturateur de soupape (1) présente au moins une section d'étranglement (6) partant de sa surface frontale (11) chargée par la pression et aboutiisant à sa face arrière (12) située à l'opposé, tandis qu' une autre section d'étranglement (5), qui part de cette face arrière (12) et est dirigée dans le sens de l'écoulement de sortie dans le canal d'amortissement (2), est comman- dée par une aiguille de commande (7) coulissant axiale- ment et la position est réglable par variation continue 2 - Amortisseur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'élément obturateur de soupape (1) pré- sente au moins une section d'étranglement constante (6) partant de sa surface frontale (11) chargée par la pres- sion et aboutissant à sa face arrière (12) située à l'opposé, tandis qu' une autre section d'étranglement (5), qui part de cette face arrière et est dirigée dans le sens de l'écoulement de sortie dans le canal d'amor- tissement (2), est commandée par une aiguillé de comman- de (7) coulissant axialement et chargée par un ressort, la face arrière (12) de l'élément obturateur de soupape (1) et le bottier (13) qui guide l'aiguille de commande (7) faisant partie de la paroi d'une chambre de commande (4). 3 - Amortisseur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la soupape d'amortissement (14) est agencée dans une dérivation (17) qui relie les chambres de travail (15, 16). 4 - Amortisseur selon la revendication 1, carac- térisé enr ce que l'élément obturateur de soupape (1) est maintenu appliqué contre le siège de soupape (19) par un ressort (18). - Amortisseur selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'un ressort (20) est interposé entre l'élément obturateur de soupape (1) et l'aiguille de com- mande (7). 6 - Amortisseur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'élément obturateur de soupape (1) est constitué par une membrane élastique (21) qui est en ap- pui à joint étanche le long de sa périphérie extérieure. 7 - Amortisseur selon la revendication 5, carac- térisé en ce que le passage d'étranglement (5) commandé par l'aiguille de commande (7-) est disposé au centre de la membrane élastique (21). 8 - Amortisseur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le ressort (8) qui charge l'aiguille de commande (7) est constitué par un ressort du type rondel- le Belleville ou par un ressort hélicoïdal. 9 - Amortisseur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'aiguille de commande (7)- présente sur sa face dirigée vers la face arrière (12) de l'élément obturateur de soupape (1), une surface de commande (22) chargée par une pression. 10 - Amortisseur selon la revendication 7, ca- ractérisé en ce que le ressort (8) qui charge l'aiguille de commande (7) prend appui sur un élément actionneur (9) réglable, pouvant être actionné de l'extérieur. 11 - Amortisseur selon la revendication 9, ca- ractérisé en ce que l'élément actionneur peut être réglé manuellement ou par voie électronique. il 12 - Amortisseur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que l'aiguille de commande (7) est char- gée par un actionneur (30).