Brevet FR2628167A1 — publié le 19890908

6) RÉPUELIQUE FRAN AISE N de publication: 2 628 167 (à n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction) DE LA PROPRIÉ=TÉ INDUSTRIELLE z DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE N d'enregistrement national 89 02719 PARIS Int Ci4: F 16 F 9/46, 9/19; B 60 G 17/08. Q DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 Date de dépôt: 2 mars 1989. Q Demandeur(s): Société dite: BOGE AKTIENGESELL- SCHAFT.- DE. ) Priorité: DE, 5 mars 1988, n P 38 07 322.6. Q Inventeur(s): Hubert Beck. Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI " Brevets " n 36 du 8 septembre 1989. Références à d'autres documents nationaux appa- rentés: (r é Titulaire(s): ( Mandataire(s) Cabinet Beau de Loménie. ( Amortisseur hydraulique réglable. 57 Un amortisseur comprend un cylindre 1 qui contient un liquide d'amortissement, une tige de piston 2 axialement mo- bile plongeant dans ce cylindre et à laquelle est fixé un piston 3 qui coulisse à joint étanche dans le cylindre 1 et partage l'intérieur de celui-ci en deux chambres de travail 4, 5, ainsi qu'un dispositif d'amortissement, avec prévision d'au moins 1 une liaison hydraulique 25 génératrice d'une force d'amortisse- ment dont la section utile est variable par une soupape 6. La B X p soupape coopère avec une membrane 7 montée étanche et sur un côté de laquelle est formée une chambre de commande 8 à laquelle est appliquée, à travers une dérivation, la pression régnant sur la liaison hydraulique. La chambre 8 communique avec l'orifice d'écoulement 10 de la liaison hydraulique par un. À canal 12 pouvant être fermé par un organe de servocommande - 11, et dans lequel l'écoulement est réglable par un obturateur 13 axialement mobile de cet organe 11. LL D Vente des fascicules à l'IMPRIMERIE NATIONALE, 27. rue de la Convention - 75732 PARIS CEDEX 15 L'invention concerne un amortisseur hydraulique réglable, comprenant un cylindre qui contient un liquide d'amortissement, une tige de piston axialement mobile plongeant dans ce cylindre et à laquelle est fixé un piston qui coulisse à joint étanche dans le cylindre et partage celui-ci en deux chambres de travail, ainsi qu'un dispositif d'amortissement, avec prévision d'au moins une liaison hydraulique génératrice d'une force d'amortissement, dont la section utile est variable par une soupape, laquelle coopère avec une membrane montée étanche et sur un côté de laquelle est formée une chambre de commande, à laquelle est appliquée, à travers une dérivation de commande, la pression régnant sur la liaison hydraulique. On connaît des amortisseurs hydrauliques (par exemple par le document DE-AS 12 42 945) dont la caractéristique d'amortisse- ment est réglable par voie électromagnétique par la variation du débit du fluide d'amortissement hydraulique à travers les soupapes d'amortissement. Pour cet appareil, on prévoit deux liaisons de dérivation dont la première sert de manière générale à régler la force d'amortissement dans la phase de tirage ou d'extension par rapport à la force d'amortissement dans la phase de compression. L'actionnement d'un tel dispositif s'effectue par voie électroma- gnétique ou par un moteur électrique, de sorte que des limites sont imposées à la vitesse de réponse. On connait également des amortisseurs (par exemple par le document DE-OS 36 09 862) sur lesquels on a prévu une dérivation de commande, présentant un organe de servocommande, pour contrôler le canal de passage. Pour la commande et la régulation du fluide d'amortissement, on utilise une soupape pilote possédant un étage pilote à alimentation autonome. Dans ce cas, la différence de pression régnant entre les chambres et générant la force d'amortis- sement, est utilisée pour régler cette force. En vue de la varia- tion de différentes pressions à établir dans la chambre, on a prévu une soupape ou un autre organe de distribution réglable en tant qu'organe de servocommande. A cet effet, on peut employer des régu- Lateurs de pression connus, comme par exemple des vannes de réglage proportionnel et des distributeurs à deux voies et deux positions, avec ou sans commande rythmée ou à modulation d'impulsions en durée. Le but de l'invention est de créer un amortisseur avec lequel la commande d'une soupape pilote réglable demande peu de place pour l'incorporation et autorise une haute vitesse de réponse. A cet effet, selon l'invention, un amortisseur hydraulique comme défini au début est caractérisé en ce que la chambre de commande communique avec l'orifice d'écoulement de la liaison hydraulique par un canal pouvant être fermé au moyen d'un organe de servocommande, l'écoulement à travers ce canal pouvant être contrôlé par un obturateur axialement mobile de cet organe de servocommande. Cette solution a l'avantage que l'organe de servocommande, ensemble avec la soupape pilote, peut être intégré directement dans l'amortisseur. Une autre caractéristique essentielle prévoit que la soupape comporte, d'un côté de La membrane, au moins une rondelle élastique axialement mobile et reliée à la membrane, qui contrôle la liaison hydraulique en-coopération avec un siège de soupape. Cette disposition a l'avantage que la membrane commandée, axiale- ment mobile, permet de varier simultanément la précontrainte de la rondelle élastique. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'obturateur est un pointeau qui agit sur l'orifice du canal. Le bout de ce pointeau peut être cylindrique, conique, sphérique ou à gradin(s). Afin d'obtenir un organe de servocommande de faible hauteur et d'éviter ainsi, notamment, une réduction de la course de l'amortisseur au cas o l'organe de servocommande est intégré dans l'amortisseur, l'obturateur est une plaque circulaire tenue par son bord extérieur et dont au moins la partie centrale est axialement mobile. Encore une autre caractéristique essentielle de l'inven- tion prévoit que la plaque est métallique, bimétallique, en céra- mique piézoélectrique ou en métal avec de la céramique piézoélec- trique rapportée. On obtient ainsi l'avantage qu'en cas d'utili- sation d'un quartz piézoélectrique, la faible hauteur d'un tel quartz permet une intégration avantageuse dans l'amortisseur. Dans ce cas, la plaque obturatrice contrôle directement ou indirectement la dérivation de commande et l'envoi d'un courant électrique au quartz piézoélectrique provoque un changement de l'épaisseur ou un bombement de la plaque. L'alimentation électrique du quartz permet d'obtenir un déplacement proportionnel à L'intensité du courant électrique. Dans un mode de réalisation de L'invention, les deux faces de la plaque communiquent hydrauliquement entre elles et sont sollicitées hydrauliquement. Lorsque l'organe de servocommande n'est pas alimenté élec- triquement, l'obturateur est maintenu à une position de repos par un ressort. Selon une autre caractéristique, la connexion électrique pour Le matériau piézoélectrique est un câble coaxial comportant un blindage relié à la masse et un conducteur central relié directe- ment ou indirectement au matériau piézoélectrique. Dans ce oas, il est avantageux que le conducteur central aboutisse dans une pièce en forme de pot, en matériau non conduc- teur électrique et possédant une surface interne métallisée, pièce dans laquelle est disposé le ressort, lui-même continuellement en contact, directement ou indirectement, avec le matériau piézoélec- trique. 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 limi- tatifs, ainsi que des dessins annexes, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'un amortisseur, représenté dans la phase de compression, dont le fond contient une soupape pilotée; - La figure 2 montre l'amortisseur de la figure 1 dans la phase de tirage; - la figure 3 représente à plus grande échelle la soupape pilotée pendant que la plaque formant obturateur est alimentée électriquement; - la figure 4 représente la soupape de la figure 3 alors que la plaque formant obturateur n'est pas alimentée électrique- ment; et - la figure 5 est une coupe transversale partielle d'un OS amortisseur, montrant une soupape pilotée dans une dérivation de l'amortisseur. La figure I montre schématiquement un amortisseur bitube possédant un cylindre 1, une tige de piston 2 et un piston 3 fixé à cette tige. Le piston 3 partage l'intérieur du cylindre 1 en une chambre de travail supérieure 4 et une chambre de travail infé- rieure 5. Le piston 3 est pourvu de canaux de passage et d'un clapet antiretour 19. Le fond du cylindre 1 contient un autre clapet antiretour 20, par lequel le fluide d'amortissement peut parvenir depuis l'espace d'égalisation 23 - formé par le tube enveloppe 22 et le tube additionnel 21 - dans la chambre de travail inférieure 5. L'intérieur du tube additionnel 21 communique à travers des perçages 24 avec la chambre de travail supérieure 4 et par une liaison hydraulique 25 avec la soupape 6. La soupape 6 possède une membrane 7 qui est reliée indi- rectement à des rondelles élastiques 14 et qui contrôle la liaison hydraulique 25 en coopération avec le siège de soupape 15. Quand la soupape 6 est ouverte, le fluide d'amortissement passe par l'orifice d'écoulement 10 dans l'espace d'égalisation 23. Un ressort 16 tend à maintenir les rondelles élastiques 14 à une position de repos. Une faible partie du fluide d'amortissement parvient depuis la liaison hydraulique 25 et à travers la dériva- tion de commande 9 jusque dans la chambre de commande 8. La chambre de commande 8 est reliée à l'orifice d'écou- lement 10 par un canal 12 obturable qui peut être contrôlé par un organe de servocommande 11 et un obturateur de soupape 13 axiale- ment mobile. L'amortisseur représenté sur la figure 1 se trouve dans la phase de compression. Le clapet antiretour 19 sur le piston 3 s'ouvre et le clapet antiretour 20 du fond se ferme. Pendant que la tige de piston 2 pénètre davantage dans le cylindre 1, une quantité de fluide d'amortissement correspondant au volume de la tige de piston pénétrant dans le cylindre est refoulée à travers le'canal 29 et la liaison hydraulique 25 vers la soupape 6, o son écoule- ment est freiné suivant la force de précontrainte des rondelles élastiques 14 et d'o elle parvient dans l'espace d'égalisation 23. La figure 2 montre l'amortisseur de la figure 1 dans la phase de tirage ou d'extension. Le clapet antiretour 19 sur le piston 3 se ferme et le clapet antiretour 20 dans le fond du cylindre 1 s'ouvre. Au-dessus du piston 3, du fluide d'amortis- sement est refoulé par la surface annulaire du piston 3 et à travers le canal 26 et la soupape 6 dans l'espace d'égalisation 23, pendant que la partie de l'amortisseur située sous le piston 3 aspire une quantité correspondante de fluide d'amortissement depuis l'espace 23 et à travers le clapet antiretour 20. On voit sur les figures 1 et 2 que les surfaces de refou- lement dans la phase de compression et dans la phase de tirage sont différentes, de sorte que le comportement d'amortissement peut éga- lement être fixé en fonction des surfaces de refoulement ou faces utiles (section droite de la tige de piston/surface annulaire du piston). La figure 3 montre à plus grande échelle la soupape 6 incorporée dans le fond du cylindre 1. La liaison hydraulique 25 est combinée au siège 15 et aux rondelles élastiques 14. Du fluide d'amortissement parvient depuis la liaison hydraulique 25 et à travers la dérivation de commande 9 jusque dans la chambre de commande 8. L'obturateur 13 est réalisé comme une plaque circulaire 13a qui est serrée par son pourtour et dont la partie médiane est axialement mobile. La plaque est formée d'un matériau céramique piézoélectrique qui se bombe lorsqu'il est traversé par un courant électrique. La connexion électrique 17 est un câble coaxial dont la tresse de blindage 17b est reliée à la masse et dont le conducteur central 17c est relié à une pièce 18 en forme de pot, en matériau non conducteur électrique. Comme la surface interne de cette pièce est métallisée, le ressort 27 transmet le courant au matériau céramique piézoélectrique de la plaque 13 formant obturateur de soupape. Les deux faces de la plaque 13a communiquent hydraulique- ment entre elles et sont sollicitées hydrauliquement à travers un perçage 28. L'envoi d'un courant électrique à la plaque piézoélec- trique 13a provoque le bombement de cette plaque, ce qui découvre l'orifice du canal 12. Le fluide d'amortissement s'écoule à travers les évidements vers l'espace d'égalisation 23. Comme le canal 12 - à présent ouvert - possède une plus grande section que l'orifice d'arrivée de la dérivation de commande 9, la pression de commande dans la chambre 8 chute à tel point que la pression d'amortissement ou la pression du ressort 16 déplace la membrane 7 conjointement avec les rondelles élastiques 14 en direction de la butée infé- rieure. Cela correspond à l'ajustement mou maximal des rondelles 14 puisque la précontrainte avec laquelle ces rondelles sont appliquées contre le siège 15 est presque nulle. La figure 4 montre la soupape 6 pendant qu'elle n'est pas alimentée électriquement, ce qui correspond à l'ajustement dur maximal des rondelles élastiques 14. Quand l'alimentation élec- trique est coupée, la plaque piézoélectrique 13a reprend sa posi- tion de repos o elle ferme le canal 12. Cela signifie que la pression de commande dans la chambre 8 monte et que, par la grande face de la membrane 7, les rondelles 14 et la membrane 7 sont déplacées à l'encontre de la pression régnant dans la liaison hydraulique 25, ainsi qu'à l'encontre de la pression du ressort 16. On obtient ainsi l'ajustement dur maximal des rondelles 14 puisque celles-ci sont maintenant pressées avec force sur le siège 15. Les figures 3 et 4 montrent les positions extrêmes de l'ajustement dur et de l'ajustement mou ou souple des rondelles élastiques 14. Cependant, l'alimentation électrique de la plaque obturatrice sous différentes valeurs de courant et/ou de tension permet d'établir, de façon analogue, toute position intermédiaire. Par une commande numérique, avec des enclenchements et des coupures de courant selon différents modes, par exemple en appliquant une modulation d'impulsions en durée, il est possible aussi d'obtenir toute position intermédiaire. La figure 5 montre un exemple de réalisation o une soupape 6 sous forme d'un composant séparé est installée dans une dérivation entre les chambres de travail 4, 5 et l'espace d'égalisation 23. Cette figure montre plus précisément le cylindre 1 d'un amortisseur, une dérivation 29 formée par le tube additionnel 21 et l'espace d'égalisation 23. A partir de la déri- vation 29, le fluide d'amortissement parvient à travers la liaison hydraulique 25 dans un espace annulaire o il exerce une pression sur la membrane 7. Vis-à-vis du canal 10, la membrane 7 coupe l'écoulement du fluide d'amortissement à l'aide du siège de soupape 15. En même temps, le liquide d'amortissement - sous pression d'amortissement - s'écoule à travers la dérivation de commande 9 dans la chambre de commande 8. De là, le liquide de commande parvient au canal 12. La plaque obturatrice 13a permet de varier la pression dans la chambre de commande 8. Quand le canal 12 est ouvert, Le liquide d'amortissement peut s'écouler dans l'espace d'égalisation 23 et, dès que la force - définie par la pression multipliée par la face utile de la membrane - dans la chambre de commande 8 est inférieure à celle dans l'espace annulaire, la membrane 7, en se déplaçant axialement sur une certaine distance, permet, au droit du siège 15, le passage vers l'orifice d'écou- lement 10. La dérivation de commande 9 fonctionne alors à la façon d'un étranglement primaire et il suffit de faire passer la quantité de liquide d'amortissement nécessaire à l'actionnement de la membrane 7. 2628 1 67 REVENDICATIONS 1. Amortisseur hydraulique réglable, comprenant un cylindre qui contient un liquide d'amortissement, une tige de piston axialement mobile plongeant dans ce cylindre et à laquelle est fixé un piston qui coulisse à joint étanche dans le cylindre et partage celui-ci en deux chambres de travail, ainsi qu'un dispositif d'amortissement, avec prévision d'au moins une liaison hydraulique génératrice d'une force d'amortissement, dont la section utile est variable par une soupape, laquelle coopère avec une membrane montée étanche et sur un côté de laquelle est formée une chambre de commande, à laquelle est appliquée, à travers une dérivation de commande, la pression régnant sur la liaison hydraulique, caractérisé en ce que la chambre de commande (8) communique avec l'orifice d'écoulement (10) de la liaison hydrau- lique par un canal (12) pouvant être fermé au moyen d'un organe de servocommande (11), l'écoulement à travers ce canal (12) pouvant être contrôlé par un obturateur (13) axialement mobile de cet organe de servocommande (11). 2. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape (16) comporte, d'un côté de la membrane (7), au moins une rondelle élastique (14) axialement mobile et reliée à la membrane (7), qui contrôle la liaison hydraulique en coopération avec un siège de soupape (15). 3. Amortisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'obturateur (13) est un pointeau agissant sur l'orifice du canal (12). 4. Amortisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bout du pointeau est cylindrique, conique, sphérique ou à gradin(s). 5. Amortisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'obturateur (13) est une plaque circulaire (13a) tenue par son bord extérieur et dont au moins la partie centrale est axialement mobile. 6. Amortisseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque (13a) est métallique, bimétallique, en céramique piézoélectrique ou en métal avec de la céramique piezoélectrique rapportée. 7. Amortisseur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les deux faces de La plaque (13a) communiquent hydrau- liquement entre elles et sont sollicitées hydrauliquement. 8. Amortisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'obturateur (13) est maintenu à une position de repos par un ressort (16). 9. Amortisseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la connexion électrique (17) pour le matériau piézoélectrique est un câble coaxial (17a) comportant un blindage (17b) relié à la masse et dont un conducteur central (17c) est relié directement ou indirectement au matériau piézoélectrique. 10. Amortisseur selon les revendications 8 et 9 prises ensemble, caractérisé en ce que le conducteur central (17c) aboutit dans une pièce (18) en forme de pot, faite d'un matériau non conducteur électrique et possédant une surface interne métallisée, pièce dans laquelle est disposé le ressort (16), lui-même conti- nuellement en contact avec le matériau piézoélectrique. 2628 1 67 1/5 26 9 OUVERT itzlUH,,,3 _ 4 _ t23 2/5 IIl FERME 1git2121 _20 OUVERT 3/5 2. 8 ' 17. 17b __, , ,FI. 4/5 -----------6l _ /5 I ' _6 23_5 FI6.5