Brevet FR2625277A1 — publié le 19890630

La présente invention concerne généralement et a essentiellement pour objet un dispositif formant amortisseur hydraulique ou analogue pour emploi, par exemple, dans un système de suspension d'un véhicule automobile ainsi que les diverses applications et utilisations résultant de la mise en oeuvre d'un tel dispositif et les systèmes, appareils, équipements et installations et en particulier véhicules automobiles qui en sont pourvus. Un mécanisme classique, de l'état connu de la technique antérieure, pour engendrer une force d'amortissement, sera expliqué d'abord en se référant aux figures 1 à 3 qui montrent, en combinaison, un exemple typique d'un amortisseur hydraulique classique. Une enveloppe extérieure 1 est fermée de façon étanche aux extrémités respectivement supérieure et inférieure de celle-ci au moyen de couvercles ou chapeaux respectivement supérieur 2 et inférieur 3 et un cylindre 4 est prévu à l'intérieur de l'enveloppe externe 1. Un piston 5 est reçu de façon coulissante dans le cylindre 4, de sorte que le piston 5 est déplaçable en mouvement alternatif. Une tige de piston 6 est reliée à une extrémité du piston 5. L'autre extrémité de la tige de piston 6 traverse le chapeau ou couvercle supérieur 2 et s'étend en saillie à l'extérieur de l'enveloppe externe 1. A l'extrémité supérieure mutuelle de l'enveloppe extérieure 1 et du cylindre 4 sont prévus un guide-tige 7 pour guider la tige 6 et un élément formant garniture d'étanchéité 8 pour obturer hermétiquement l'intérieur du cylindre 4. La suite est une description d'un mécanisme, de soupape classique 9 qui est prévu sur le piston 5 pour produire la force d'amortissement. En général, le mécanisme à soupape 9 de ce type comprend une pluralité de soupapes à disque flexibles 10 qui sont placées les unes sur les autres, un siège de soupape 11 sur lequel repose la pile de soupapes à disque et une combinaison d'un chapeau de soupape 12 et d'un élément à ressort 13 pour solliciter les soupapes ou clapets à disque 10 en direction du siège de soupape 11. Deux clapets à disque 15 et 16, qui sont disposés en dessous de la pile de soupapes à disque 10, sont agencés pour définir un orifice fixe 14. Le clapet à disque supérieur 15 est pourvu d'une encoche 15a en forme de U qui s'étend depuis la périphérie externe en direction du centre axial de celui-ci tandis que le clapet à disque inférieur 16 est réalisé sous la forme d'un anneau ou d'une bague. Un intervalle ou espace intercalaire 17, qui est formé entre les soupapes à disque 10, 15 et 16 lorsqu'elles sont superposées les unes aux autres, est défini sous forme d'une ouverture de l'orifice 14. Le fonctionnement du mécanisme à soupape 9 sera ensuite expliqué. Au fur et à mesure que l'amortisseur hydraulique s'allonge, de l'huile s'écoule depuis une chambre à huile A définie à la face supérieure du piston vers une chambre à huile B définie à la face inférieure du piston 5. A ce moment quand la vitesse de mouvement du piston 5 est relativement lente, une force d'amortisse- ment est engendrée en vertu de la fonction ou de l'action d'étranglement de l'orifice fixe 14 tandis que, quand la vitesse du piston 5 est relativement rapide, la portion périphérique interne de la pile de soupapes à disque 10, et 16 est courbée ou fléchie de façon à engendrer la force d'amortissement. La technique antérieure, décrite ci-dessus, souffre, cependant des problèmes suivants. Avec le mécanisme à soupape 9, lorsque la vitesse du piston 5 est relativement faible, c'est-à-dire avant que la portion périphérique intérieure de la pile de clapets à disque 10 soit fléchie ou courbée, une force d'amortissement est produite par l'orifice fixe 14 seul et la variation de la force d'amortissement, dans la région de vitesse relativement lente du piston, prend la forme d'une courbe quadratique telle que celle représentée sur la figure 3. Par conséquent, si le niveau de la force d'amortissement, à la vitesse de piston immédiatement avant que la portion périphérique interne de la pile de clapets 10 soit courbée ou fléchie, par exemple au point A, est réglé à une valeur optimale, le niveau de la force d'amortissement au point B, auquel la vitesse de piston est inférieure à celle au point A, est inférieur à la valeur désirée, de sorte que l'amortisseur hydraulique classique ne peut pas accomplir sa fonction complètement dans cette zone de vitesse de piston. En raison des problèmes, décrits ci-dessus, de la technique antérieure, c'est un but primordial de la présente invention de créer un amortisseur hydraulique qui soit conçu de façon qu'il soit possible d'ajuster le niveau de la force d'amortissement à une valeur optimale dans une région de basse vitesse du piston. A cet effet, la présente invention crée un amortisseur hydraulique comprenant un cylindre contenant un fluide hydraulique, un piston reçu de façon coulissante dans le cylindre de façon à définir deux chambres à fluide à l'intérieur du cylindre, une tige de piston rigidement fixée au piston par une extrémité de celle-ci, l'autre extrémité de la tige de piston s'étendant hors du cylindre, et un mécanisme générateur de force d'amortissement attaché au piston, dans lequel le mécanisme générateur de force d'amortissement comporte des première et seconde voies de passage formées dans le piston de telle manière que chacune des première et seconde voies de passage soit mise. en communication avec l'une des deux chambres à fluide et une ouverture formée dans la face extrême du piston qui est tournée vers l'autre chambre à fluide, un premier ensemble de soupapes à disque monté sur une face extrême du piston et agencé pour fermer la première voie de passage, et un second ensemble de soupapes à disque monté sur l'autre face extrême du piston et agencé pour fermer la seconde voie de passage, chacun des ensembles de soupapes à disque comprenant une première soupape à disque montée sur une face extrême du piston, la première soupape à disque ayant une ouverture qui communique avec l'ouverture formée dans cette face extrême du piston, et une seconde soupape à disque montée sur la première soupape à disque, la seconde soupape à disque ayant une voie de passage de fluide qui est formée de façon qu'une extrémité de celle-ci débouche dans la chambre à fluide définie du c8té du piston o la seconde soupape à disque est disposée et l'autre extrémité de celle-ci débouche dans la zone interfaciale entre la seconde soupape à disque et la première soupape à disque. Dans un mode de réalisation de la présente invention, la voie de passage de fluide est définie par une encoche ou un évidement qui est réalisé dans la seconde soupape à disque et l'ensemble de soupapes à disque comporte, en outre, une troisième soupape à disque qui est montée sur la seconde soupape à disque. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif d'un mode de réalisation spécifique actuellement préféré de l'invention, dans lesquels des chiffres de référence identiques désignent les mêmes éléments et o: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale montrant un exemple d'amortisseur hydraulique classique; - la figure 2 est une vue fragmentaire en coupe du mécanisme à soupape de l'amortisseur hydraulique représenté sur la figure 1; - la figure 3 est un diagramme représentant graphiquement les caractéristiques du mécanisme à soupape illustré par la figure 2 et qui montre la corrélation entre la vitesse de piston et la force d'amortissement; - la figure 4 est une vue fragmentaire en coupe représentant le mécanisme à soupape d'un mode de réalisation de l'amortisseur hydraulique conforme à la présente invention; - la figure 5 est une vue de face de la seconde soupape à disque représentée sur la figure 4; - la figure 6 est une vue de face de la première soupape à disque représentée sur la figure 4; et - la figure 7 est un diagramme représentant graphiquement les caractéristiques du mécanisme à soupape illustré sur la figure 4, qui montre la corrélation entre la vitesse de piston et la force d'amortissement. Un mode de réalisation de la présente invention sera décrit ci-après en détail en se référant aux figures 4 à 7. L'agencement du mode de réalisation sera d'abord expliqué en se référant à la figure 4. Un cylindre 30 a un piston 18 reçu de façon coulissante dans celui-ci et une tige de piston 20 est fixée au piston 18 au moyen d'une vis 19. Le piston 18 définit une première chambre de cylindre 21 et une seconde chambre de cylindre 22 à l'intérieur du cylindre 30. Le piston 18 est pourvu d'une voie de passage 23 du côté de l'extension ou d'allongement et une voie de passage 24 du c8té de contraction. Les extrémités aval des voies de passage 23 et 24 débouchent respectivement dans des rainures annulaires 18a et 18b. Les rainures 18a, 18b et des saillies annulaires 18c, 18d, qui sont prévues aux périphéries externes de celles-ci, définissent respectivement des surfaces de siège. Sur chaque surface de siège ou d'étanchéité est prévu un ensemble de soupapes à disque comprenant une première soupape à disque 25 (25') ayant des ouvertures circulaires 25a (25a') prévues dans celle-ci plus près de la périphérie intérieure de celle-ci comme cela est indiqué sur la figure 6, une seconde soupape à disque 26 (26') ayant des ouvertures circulaires 26a (26a') prévues dans celle-ci plus proches de la périphérie extérieure de celle-ci et des encoches ou évidements 26b (26b') qui s'étendent depuis la périphérie externe jusqu'aux ouvertures correspondantes 26a (26a') comme cela est indiqué sur la figure 5, et une troisième soupape annulaire à disque 27 (27'), les première, seconde et troisième soupapes à disque étant placées les unes sur les autres dans l'ordre de succession mentionné. Chacune des soupapes à disque 25, 25', 26, 26', 27 et 27' est réalisée en utilisant une matière flexible. Comme les ouvertures 25a (25a') et 26a (26a'), qui sont respectivement prévues dans la première soupape à disque 25 (25') et dans la seconde soupape à disque 26 (26'), sont décalées les unes des autres en direction radiale, la combinaison des première et seconde soupapes à disque 25 (25') et,26 (26') est susceptible de fermer la voie de passage 23 (24) quand elles sont en place l'une sur le dessus de l'autre. En outre, les portions X (c'est-à-dire les portions hachurées représentées sur la figure 6) de la première soupape à disque 25 (25'), qui sont sur les côtés radialement externes des ouvertures a (25a'), sont courbées ou fléchies par la force de l'huile s'écoulant dans les ouvertures 26a (26a') prévues dans la seconde soupape à disque 26 (26'), en ouvrant ainsi la soupape. Il est à noter que les chiffres de référence 28 et 29 désignent respectivement une entretoise d'écartement et une pièce de fixation pour assujettir la pile de soupapes à disque 25, 26 et 27 (25', 26' et 27'). La suite est une description du fonctionnement du mode de réalisation ayant l'agencement décrit ci-dessus. Comme les opérations du mode de réalisation, qui sont exécutées pendant les courses respectivement d'extension et de contraction, sont fondamentalement les mêmes, la description suivante se réfère seulement au fonctionnement accompli pendant la course d'extension. Lorsque le piston 18 s'élève, le niveau de pression, dans la première chambre de cylindre 21, augmente, de sorte que l'huile s'écoule dans la voie de passage 23 du côté d'extension tandis que, quand la vitesse du piston 18 est dans une région de basse vitesse, la pression de l'huile n'atteindra pas le niveau auquel les soupapes à disque 25, 26 et 27, prévues à l'extrémité aval de la voie de passage 23 du côté d'extension, s'ouvrent en vertu de la pression d'huile. A ce moment cependant, l'huile, s'écoulant dans les ouvertures 26a à travers les évidements ou encoches 26b' prévus dans la seconde soupape à disque 26' qui est prévue à l'extrémité aval de la voie de passage 24 du côté de contraction, force les portions X, sur les côtés radialement externes des ouvertures 25a' prévues dans la première soupape à disque 25', à fléchir de façon à ouvrir la soupape, l'huile s'écoulant ainsi dans la seconde chambre de cylindre 22 à travers la voie de passage 24 du côté de contraction et engendrant, par conséquent, une force d'amortissement. Quand la vitesse du piston 18 est dans une région à haute vitesse, les portions périphériques extérieures respectives des soupapes à disque 25, 26 et 27, qui sont prévues à l'extrémité aval de la voie de passage 23 du c8té d'extension, sont courbées ou fléchies de façon à ouvrir la soupape en engendrant ainsi la force d'amortissement. Les caractéristiques du mécanisme à soupape conforme à ce mode de réalisation sont représentées sur la figure 7. Dans le diagramme de la figure 7, la ligne A1 représente les caractéristiques de la force d'amortissement engendrée par l'ouverture de la première soupape à disque 25' prévue à l'extrémité aval de la voie de passage 24 du côté de contraction dans une région de basse vitesse de piston, tandis que la ligne A2 représente les caractéristiques de la force d'amortissement engendrée par l'ouverture des soupapes à disque 25, 26 et 27 prévues à l'extrémité aval de la voie de passage 23 du côté d'extension dans une région à haute vitesse de piston. Il est à noter que la ligne discontinue en traits interrompus représente les caractéristiques d'amortissement du mécanisme à soupape classique dans lequel est utilisé un orifice fixe. Les caractéristiques d'amortissement, dans une région de basse vitesse de piston, peuvent être ajustées à volonté en faisant varier l'épaisseur de plaque des premières soupapes à disque 25, 25' et l'aire ou surface d'ouverture des secondes soupapes à disque 26, 26'. Les caractéristiques d'amortissement dans une région de haute vitesse de piston peuvent être ajustées à volonté en faisant varier le nombre de troisièmes soupapes à disque 27, 27' prévues. Il est à noter que sensiblement les m8mes caractéristiques d'amortissement sont obtenues pendant les courses respectivement de contraction et d'extension parce que le même fonctionnement a lieu pendant les deux courses comme cela a été décrit ci-dessus (voir les caractéristiques d'amortissement du côté de la course de contraction sur la figure 7). Bien que, dans le mode de réalisation précédent, les secondes soupapes à disque 26 et 26' soient pourvues des ouvertures 26a et 26a', la.présente invention n'est pas nécessairement limitée à cet agencement et il est seulement nécessaire d'agencer le mécanisme à soupape de telle façon que les portions X des premières soupapes à disque 25 et 25' soient fléchies ou courbées de manière à ouvrir la soupape dans une région de basse vitesse de piston (par exemple, seules les secondes soupapes à disque 26 et 26' peuvent être pourvues d'encoches ou d'évidements analogues). Comme cela a été décrit ci-dessus en détail, la présente inventin crée un amortisseur hydraulique dans lequel un ensemble de soupapes à disque, qui est constitué en empilant successivement une première soupape à disque ayant des ouvertures circulaires prévues dans celle-ci plus près de la périphérie intérieure de celle-ci, une seconde soupape à disque ayant des encoches qui s'étendent depuis la périphérie externe de celle-ci jusqu'aux bords radialement externes des ouvertures circulaires correspondantes prévues dans la première soupape à disque, et un nombre prédéterminé de troisième soupapes annulaires à disque est prévu à l'extrémité aval de chacune des voies de passage respectivement du côté d'extension et du côté de contraction qui sont réalisées dans un piston. Par conséquent dans une région de basse vitesse de piston, les première et seconde soupapes à disque, dans l'ensemble de soupapes à disque prévu sur le côté du piston qui est éloigné de l'emplacement d'o l'ensemble de soupapes à disque est activé dans une région de haute vitesse de piston pendant la même course du piston, sont amenées à ouvrir la soupape pour engendrer ainsi la force d'amortissement. Il est ainsi possible d'obtenir un niveau plus élevé de force d'amortissement dans une région de basse vitesse de piston que dans le cas du mécanisme de soupape classique qui utilise un orifice fixe et il est également possible d'ajuster les caractéristiques d'amortissement à volonté. Quoique la présente invention ait été décrite en des termes spécifiques, il est à noter ici que le mode de réalisation décrit n'est pas nécessairement exclusif et que divers changements et modifications peuvent lui être apportés sans s'écarter du cadre de l'invention qui est limitée seulement par les revendications annexées. il REVENDICATIONS 1. Amortisseur hydraulique comprenant: un cylindre (30) contenant un fluide hydraulique; un piston (18) reçu de façon coulissante dans ledit cylindre de façon à définir deux chambres à fluide (21, 22) à l'intérieur dudit cylindre; une tige de piston (20) rigidement fixée par une extrémité de celle-ci audit piston, l'autre extrémité de ladite tige de piston s'étendant à l'extérieur dudit cylindre; et un mécanisme générateur de force d'amortissement attaché audit piston, caractérisé en ce que ledit mécanisme générateur de force d'amortissement comprend: des première et seconde voies de passage (23, 24) formées dans ledit piston de façon que chacune desdites première et seconde voies de passage communique avec l'une des deux chambres à fluide précitées et une ouverture (18a, 18b) formée dans la face extrême dudit piston qui est tournée vers l'autre chambre à fluide; un premier ensemble de soupapes à disque (25, ') monté sur une face extrême dudit piston et agencé pour fermer ladite première voie de passage, et un second ensemble de soupapes à disque (26, 26') monté sur l'autre face extrême dudit piston et agencé pour fermer ladite seconde voie de passage; chacun desdits ensembles de soupapes à disque comprenant: une première soupape à disque montée sur une face extreme dudit piston, ladite première soupape à disque ayant une ouverture (25a, 25a') qui communique avec ladite ouverture formée dans ladite face extrême dudit piston; et une seconde soupape à disque montée sur ladite première soupape à disque, ladite seconde soupape à disque ayant une voie de passage de fluide qui est réalisée de fagon qu'une extrémité de celle-ci débouche dans la chambre à fluide définie du côté dudit piston o est disposée ladite seconde soupape à-disque et l'autre extrémité de celle-ci débouche dans la zone interfaciale entre ladite seconde soupape à disque et ladite première soupape à disque. 2. Amortisseur hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la voie de passage de fluide précitée est définie par une encoche (26b, 26b') qui est réalisée dans la seconde soupape à disque précitée, ledit ensemble de soupapes à disque comportant, en outre, une troisième soupape à disque (27, 27') qui est montée sur ladite seconde soupape à disque.