Brevet FR2675868A1 — publié le 19921030

L'invention est relative à un ensemble amortisseur de suspension comportant un amortisseur de suspension, notamment destiné à la réalisation du dispositif de suspension d'un véhicule, cet amortisseur de suspension comportant deux extrémités, un cylindre, un piston mobile à l'intérieur de ce cylindre, et deux capacités définies à l'intérieur du cylindre et séparées par ledit piston mobile, ce piston étant muni de passages principaux du fluide d'une capacité à l'autre, ledit amortisseur de suspension comportant en outre un dispositif de réglage de sa force d'amortissement qui comprend : au moins un passage supplémentaire du fluide, reliant les deux capacités de l'amortisseur ; une valve disposée sur ledit passage supplémentaire et comportant un élément mobile d'obturation de ce passage supplémentaire ; et, un organe de réglage de la position dudit élément d'obturation. Un tel ensemble amortisseur peut être utilisé, notamment, dans les véhicules, tels que les automobiles de tourisme, les véhicules utilitaires, les motocycles et les véhicules ferroviaires. Les amortisseurs à amortissement variable existant fonctionnent en "boucle ouverte", c'est-à-dire par réglage de la valeur théorique de l'amortissement à partir d'un ordre de réglage qui ne tient pas compte de la valeur réelle instantanée de l'amortissement. Une configuration théorique de l'amortisseur permet en principe l'obtention d'une valeur désirée d'amortissement. En réalité, la valeur obtenue de l'amortissement est différente de la valeur désirée, l'écart entre les deux valeurs résultant des tolérances de fabrication de l'amortisseur, de son usure, et principalement de la température de fonctionnement. Les exigences actuelles et futures en matière d'amortissement, notamment en ce qui concerne le temps de réponse d'un amortisseur variable, que l'on souhaite être de l'ordre de 20 millisecondes, mais qui est en fait souvent supérieur à 300 millisecondes, condamnent à court terme les amortisseurs variables connus, à réglage mécanique de l'amortissement, mettant en oeuvre un moteur électrique de réglage de la position d'une valve de réglage, et, souvent des engrenages de transmission. L'invention entend résoudre le problème lié à la recherche d'un amortisseur variable à réponse rapide. Pour ce faire, selon l'invention, l'ensemble amortisseur comprend en outre au moins un capteur de mesure d'un paramètre de fonctionnement dudit amortisseur, tel qu'un capteur de la vitesse relative des extrémités de cet amortisseur ou un capteur de la position relative desdites extrémités de l'amortisseur, la sortie dudit capteur de mesure étant reliée audit organe de réglage de la position dudit élément mobile d'obturation de la valve. Les avantageuses dispositions suivantes sont en outre de préférence adoptées - le capteur de mesure d'un paramètre de fonctionnement de l'amortisseur est un capteur à effet HALL - l'amortisseur étant interposé entre un corps suspendu et un bâti, ledit ensemble amortisseur comporte en outre : une pluralité d'autres capteurs d'états mesurant des paramètres d'états dudit corps suspendu, tel que la vitesse de ce corps suspendu, les accélérations linéaires longitudinale et transversale dudit corps suspendu, les vitesses angulaires de roulis et de lacet du corps suspendu ; un ensemble de registres de références indiquant la correspondance entre l'ensemble des valeurs des paramètres d'états du corps suspendu et une valeur théorique dudit paramètre de fonctionnement de l'amortisseur ; un comparateur de la valeur mesurée par ledit capteur de mesure du paramètre de fonctionnement de l'amortisseur et ladite valeur théorique qui détermine la différence de ces deux valeurs et dont la sortie est reliée à l'organe de réglage de la position dudit élément mobile d'obturation de la valve - l'amortisseur comporte une tige de piston qui est solidaire, vis-à-vis du coulissement du piston à l'intérieur du cylindre de l'amortisseur, dudit piston, cependant que ledit élément mobile d'obturation de la valve est constitué par un tiroir qui est monté mobile à l'intérieur de ladite tige de piston - ledit tiroir est attelé au noyau d'un solénoïde qui comporte un enroulement monté dans un logement que comporte ladite tige de piston. L'avantage principal de l'invention réside dans l'obtention d'un réglage "en boucle fermée" tenant compte de la valeur effectivement mesurée d'un paramètre de fonctionnement de l'amortisseur, ainsi que dans l'obtention de temps de réponse courts, notablement inférieurs à ceux des amortisseurs connus. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description de réalisations donnée ci-dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1A est une coupe axiale d'un ensemble amortisseur selon une première variante de réalisation conforme à l'invention ; - la figure 1B est une vue perspective d'un élément constitutif de l'ensemble de la figure 1A - la figure 2 représente le schéma d'un ensemble amortisseur selon une deuxième variante de réalisation conforme à l'invention - la figure 3A est une coupe axiale d'un ensemble amortisseur selon une troisième variante de réalisation conforme à l'invention, dans une première configuration de fonctionnement - la figure 3B est une coupe axiale partielle de l'ensemble amortisseur de la figure 3A représenté dans une deuxième configuration de fonctionnement - la figure 4A est une coupe axiale d'un ensemble amortisseur selon une quatrième variante de réalisation conforme à l'invention, dans une première configuration de fonctionnement - la figure 4B est une coupe axiale partielle de l'ensemble amortisseur de la figure 4A représenté dans une deuxième configuration de fonctionnement - la figure 5 est une coupe axiale d'un ensemble amortisseur selon une cinquième variante de réalisation conforme à l'invention ; - la figure 6A est une coupe axiale d'un ensemble amortisseur selon une sixième variante de réalisation conforme à l'invention, dans une première configuration de fonctionnement ; et - la figure 6B est une coupe axiale partielle de l'ensemble amortisseur de la figure 6A, représenté dans une deuxième configuration de fonctionnement. La figure 1A représente un amortisseur 1 comprenant - un cylindre 2 - un piston 3 monté coulissant à l'intérieur du cylindre 2 et délimitant à l'intérieur de ce cylindre deux chambres 4 et 5 - une tige de piston 6, qui est solidaire du piston 3 et traverse avec étanchéité l'un (7) des deux fonds 7 et 8 du cylindre, ce fond 7 coopérant à délimiter la chambre 4 de petite section transversale - une enveloppe 9, généralement cylindrique, fixée sur le fond 7, contenant la totalité du cylindre 2 et délimitant entre elle-même et ce cylindre 2 une enceinte fermée 10 - un autre tube enveloppe 11, présentant une ouverture 13, contenant partiellement l'enveloppe 9 et en constituant une protection mécanique contre les chocs, prenant appui sur un épaulement 12 de la partie de la tige de piston 6 externe au cylindre 2 pour être fixé sur cette tige de piston 6 - un capteur de force 14, surmontant la face du fond 15 du tube enveloppe 11 opposée à l'épaulement 12 - un plot 16, généralement en élastomère, disposé de part et d'autre d'une ouverture 17 ménagée dans le châssis 18 d'un véhicule automobile, surmontant lui-même le capteur de force 14 - un écrou 19, qui coopère avec l'extrémité filetée 20 de la tige de piston 6 pour assujettir ensemble le fond 15, le capteur de force 14 et le plot 16 - un capteur à effet HALL 21, fixé sur le fond 7 du cylindre 2, sensible au champ magnétique, et susceptible de se déplacer en regard d'une plaque mince 22, supportant des traits magnétisés 23, 24 constituant alternativement des pâles Nord 23 et des pâles Sud 24, ladite plaque 22 étant fixée sur la face interne du tube enveloppe 11. Le piston 3 est traversé par des passages principaux de fluide 25, qui relient les deux chambres 4 et 5, et sur lesquels sont disposées des restrictions freinant le fluide véhiculé par lesdits passages principaux, dans un sens et dans le sens opposé (d'une chambre vers l'autre, et, réciproquement). De même, le fond 8 du cylindre 2 est muni de passages 26 formant restrictions, reliant la chambre 5 à l'enceinte 10. Lesdites chambres 4, 5 et enceinte 10 contiennent un liquide d'amortissement susceptible de passer de l'une à l'autre adjacente en fonction des déplacements du piston 3 à l'intérieur du cylindre 2. L'extrémité de l'enveloppe 9 opposée au fond 7 est en outre conformée en un oeil 27 de fixation d'une masse non suspendue 28 du véhicule, comprenant notamment une roue de ce véhicule. Les figures 3A et 3B représentent une variante de réalisation de l'amortisseur de la figure 1A, dans laquelle la tige de piston comporte trois parties 6A, 6B, 6C assemblées les unes aux autres, et, la partie 6C au piston 3, par filetages 28 et taraudages 29. La partie intermédiaire 6B comporte un logement axial 30, qui débouche dans un conduit 31 traversant la partie 6C fixée sur le piston 3 et ledit piston 3 lui-même. Le logement 30 est conformé en un alésage cylindrique à l'intérieur duquel est monté coulissant un piston creux 32 dont la paroi est traversée par des trous 33 susceptibles de coïncider (figure 3B) avec une première série 34 ou avec une deuxième série 35 de trous traversant la paroi de la partie intermédiaire 6B de la tige de piston et débouchant dans la chambre 4, ou au contraire, le piston 32 obturant les trous 34, 35 (figure 3A). Le piston 32 sépare le logement 30 en deux chambres 36, 37 qui communiquent librement, la chambre 37 débouchant en outre dans le conduit 31. Le piston 32 est rendu solidaire, par soudure 38, du noyau magnétique 39 d'un solénoide, dont l'enroulement 40 est dans la chambre 36 et fixé sur la paroi de la partie intermédiaire 6B. Un ressort 41, interposé entre l'enroulement 40 et le piston 32, a un effet antagoniste de celui du solénoïde, effet tendant à éloigner le noyau magnétique 39 de l'enroulement 40. Comme représenté sur les figures, dans la configuration de la figure 3A, les seules communications entre les chambres 5 et 4 sont celles des passages principaux 25, qui procurent un amortissement puissant, alors que, dans la configuration de la figure 38, un passage complémentaire est constitué par le conduit 31, la chambre 37, les trous 33 et la série des trous 34 (flèche F), l'extrémité du noyau magnétique 39 ayant été attirée par l'enroulement 40, et un amortissement inférieur au précédent étant obtenu. La variante des figures 4A, 4B est très proche de celle des figures 3A, 3B. Elle comporte des éléments analogues, repérés par les mêmes nombres de référence, sauf les éléments suivants - il n'y a plus qu'une série d'orifices 42 traversant la paroi de la partie intermédiaire 6B de la tige de piston, soit obturés (figure 4A) par le piston 32, soit découverts (partiellement ou totalement) par le piston 32 (figure 4B) ; - l'amortissement complémentaire, réalisé par la partie des trous 42, non recouverte par le piston 32, est également obtenu au moyen d'un dispositif classique monté sur la partie 6C de la tige de piston, comprenant des rondelles élastiques 43 disposées transversalement sur le conduit 31, maintenues par une vis 44 vissée sur ladite partie 6C.Les rondelles 43 soit obturent le conduit 31 (figure 4A), soit ménagent un passage 45 à leur périphérie externe entre elles-mêmes et la partie 6C de la tige de piston, le fluide s'écoulant de la chambre 5 vers la chambre 4 suivant la flèche HA(figure 48), soit enfin ménagent un passage 46 entre elles-mêmes et la vis centrale 44, le fluide s'écoulant de la chambre 4 vers la chambre 5 suivant la flèche HB (figure 4B). Les éléments 43 sont constitués soit par une rondelle unique, soit par plusieurs rondelles. La variante de la figure 5 est également proche de celle des figures 3A, 3B et comporte des éléments analogues, repérés par les mêmes nombres de référence, sauf les éléments suivants - il n'y a qu'une série d'orifices 47 traversant la paroi de la partie intermédiaire 6B ; - le noyau magnétique 39 comporte un épaulement 53 et est muni d'une rondelle d'arrêt 49, transversale - un ressort 48 est interposé entre une extrémité de l'enroulement 40 et la rondelle d'arrêt 49 et a un effet tendant à repousser le noyau magnétique 39 hors de l'enroulement 40, antagoniste de celui du solénoïde - des passages de fluide 54 prolongent le conduit 31 et traversent la partie 6C de la tige de piston - une ou des rondelles élastiques 52 sont disposées en regard desdits passages de fluide 54 et sont susceptibles d'être maintenues en appui sur la tranche transversale de ladite partie 6C dans laquelle débouchent les passages de fluide 54, par l'intermédiaire de l'épaulement 53 et du ressort 48 - finalement, les rondelles 52, soit obturent les passages de fluide 54, l'amortissement, puissant, étant obtenu par le laminage du fluide seulement lors du passage dans les conduits principaux 25 et de la traversée des dispositifs classiques de laminage de fluide disposés sur ces conduits principaux, soit découvrent en partie les passages de fluide 54 ; passages 50 voisins de la périphérie externe des rondelles 52, dans le sens des flèches KA, le fluide passant de la chambre 5 vers la chambre 4, ou, passages 51 voisins du centre des rondelles 52, dans le sens des flèches KB, le fluide passant de la chambre 4 vers la chambre 5. Dans ces configurations de transit du fluide également suivant les trajets des flèches KA ou KB, l'amortissement obtenu est inférieur à celui correspondant à l'obturation des passages de fluide 54. La réalisation des figures 6A, 6B reprend de nombreux éléments déjà précédemment décrits et repérés par les mêmes nombres de référence. Les dispositions suivantes sont par contre particulières à cette réalisation - un boîtier 55, ouvert vers l'enroulement 40, est disposé dans le logement 30 de la partie intermédiaire 6B de la tige de piston, et y est fixé, maintenu entre une extrémité de l'enroulement 40 et une extrémité de la partie 6A de la tige de piston - l'extrémité du noyau magnétique 39 opposée au conduit 31 est munie d'un taraudage 58 de fixation du filetage 57, dont est munie une tige 56 - un capteur à effet HALL 60 est fixé au fond du boîtier 55 et est placé en regard d'un aimant permanent 59 fixé à l'extrémitéde la tige 56. Le ressort 41, comme cela a déjà été décrit, tend à pousser le piston 32 solidaire du noyau magnétique 39 dans la configuration d'obturation des trous 42 (figure 6A), et a un effet antagoniste de celui du solénoide, qui tend au contraire à déplacer le piston 32 jusqu'à découvrir les trous 42 (figure 6B) et à réaliser un passage complémentaire de fluide à travers les trous 42, selon la flèche G de la figure 6B. Le courant d'alimentation de l'enroulement 40 provient d'un amplificateur analogue à l'amplificateur 86 de la figure 2, le système de commande, analogue à celui de la figure 2, prenant en outre en compte les informations provenant du capteur à effet HALL 59-60, alors intégré à un ensemble tel que celui 61 de la figure 2. En revenant sur le schéma de la figure 2, on y retrouve le capteur de force 14 des figures 1A, 1B, et on note en outre la présence des éléments suivants - un ensemble 61 de capteurs d'états du fonctionnement du véhicule, parmi lesquels un capteur 61A, dont la sortie 62A est proportionnelle à la charge (à la masse) du véhicule ; un capteur 61B, dont la sortie 62B est proportionnelle à la vitesse relative du piston 3 par rapport au cylindre 2 de l'amortisseur ; un capteur 61C, dont la sortie 62C est proportionnelle à l'accélération longitudinale du véhicule ; un capteur 61D, dont la sortie 62D est proportionnelle à la vitesse angulaire de galop du véhicule ; un capteur 61E, dont la sortie 62E est proportionnelle à l'accélération transversale du véhicule ; et, un capteur 61F, dont la sortie 62F est proportionnelle à la vitesse angulaire de roulis du véhicule - une centrale 63 de synthèse des informations émises par lesdits capteurs et comprenant notamment : trois comparateurs 64, 65, 66 ; deux éléments ET 67 et 68 ; trois générateurs 69, 70, 71 de tensions distinctes ; et les connexions électriques 62A entrant dans le comparateur 64, qui compare la charge P du véhicule à une valeur PC déterminée ; deux connexions sortant du comparateur 64, la connexion 72, excitée lorsque la charge P est au plus égale à PC, reliée à l'entrée du comparateur 65, et, la connexion 73 excitée lorsque la charge P est supérieure à PC, reliée à l'entrée du générateur de tension 71 ; deux connexions 74, 75 sortant du comparateur 65 qui compare la charge P à une autre valeur déterminée PV, inférieure à PC, significative de la masse à vide", la connexion 74, excitée lorsque P est inférieur à PV, entrant dans le générateur 69 dont la connexion de sortie 76 délivre une tension U égale à une première valeur UMIN (tension minimale), et, la connexion 75, excitée lorsque P est au moins égale à PV et entre dans le générateur de tension 70 ; la connexion 62B entrant dans le comparateur 66 ; les connexions 77, 78, qui sortent du comparateur 66, la connexion 77 entrant dans le générateur de tension 70, lorsque le signal VA détecté par le capteur 61B est au plus égal à une valeur déterminée VR (bonne route), et, la connexion 78 entrant dans le générateur de tension 71, lorsque VA est supérieur à VR (mauvaise route) ; les connexions 62C et 620 qui entrent dans l'élément ET 67, d'où sort une connexion 79 qui entre dans le générateur de tension 71 les connexions 62E et 62F qui entrent dans l'élément ET 68, d'où sort une connexion 80 entrant dans le générateur de tension 71 une connexion 81, sortant du générateur de tension 70, qui délivre une tension U égale à une deuxième valeur UNOM (tension nominale) ; une connexion 82, sortant du générateur de tension 71, qui délivre une tension U égale à une troisième valeur UMAX (tension maximale) ; les connexions 76, 81, 82 se rejoignent à l'entrée d'un comparateur 83, de même que la connexion 84 reliant la sortie du capteur de force 14 à ce comparateur 83 ; une connexion 85 relie la sortie du comparateur 83 à l'entrée d'un amplificateur de commande 86 dont la sortie est reliée par une connexion 87 à l'enroulement 40 du solénoïde de réglage de la valeur de l'amortissement de l'amortisseur 1. L'amortisseur 1 de la figure 1A est d'un des types décrits en détail en regard des figures 3A, 3B ; 4A, 4B ; 5 ; 6A, 6B et comporte notamment un solénoïde 39-40 de réglage de la valeur de l'amortissement. Cet amortisseur, associé à un circuit de commande tel que celui de la figure 2, a donc son amortissement réglé en permanence à la valeur optimale par l'intermédiaire du solénoide 39-40, alimenté par le courant sortant de l'amplificateur 86. Le réglage obtenu est optimal, car il tient compte des divers paramètres de fonctionnement mesurés par les capteurs 61A, 61B, 61C, 61D, 61E et 61F dont les signaux sont comparés à des valeurs de référence PC ; PV ; VR, ou cumulés (éléments ET 67, 68) pour délivrer l'une des trois tensions de sortie UMIN; UNOM; ou UMAX. De plus, lorsque le capteur de force 14 est prévu, comme c'est le cas de la réalisation de la figure 1A, la force d'amortissement mesurée est utilisée pour le réglage même de la valeur de l'amortissement. Bien entendu, les réalisations représentées ne l'ont été qu'à titre d'exemples ; l'invention couvrant les variantes non représentées, mais qui découlent de ce qui précède. Ainsi, on comprend bien que, selon une variante simplifiée, le nombre de capteurs de l'ensemble 61 puisse être réduit. De même, le capteur de force 14 peut ne pas être adopté. Le principe reste de régler la valeur de l'amortissement, non pas au moyen d'une commande du conducteur effectuée une fois pour toute pendant un trajet ou une portion de trajet, mais en permanence en fonction des valeurs mesurées du comportement du véhicule et/ou de l'amortisseur lui-même, et, bien entendu, de valeurs de références introduites notamment dans la centrale de synthèse 63.Ces valeurs de références peuvent également être collationnées dans des registres de références tels que des courbes enregistrées, voire des surfaces de références enregistrées. Lorsque le capteur à effet HALL est prévu (figures lA, 18) ,il mesure la vitesse VA du piston 3 de l'amortisseur par rapport au cylindre 2, ce qui permet de prendre en compte un paramètre supplémentaire de fonctionnement du véhicule et de ses amortisseurs. Le noyau 39 peut être soit en acier aimanté, soit en fer doux, selon l'utilisation souhaitée du solénoïde. La position relative et la vitesse relative du piston 3 de l'amortisseur par rapport au cylindre 2 peuvent par ailleurs être mesurées au moyen du capteur à effet HALL 59-60 de la réalisation de la figure 6A. L'avantage principal de l'invention est, d'abord, de réaliser en permanence l'adaptation des caractéristiques d'amortissement aux valeurs optimales en tenant compte du fonctionnement lui-même du véhicule, ou plus généralement du corps suspendu à un bâti. Une caractéristique complémentaire intéressante est la possibilité de mettre en place les ensembles amortisseurs conformes à l'invention sans devoir modifier le véhicule, éventuellement même si cela est souhaité, en remplacement d'amortisseurs existants. L'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur être apportées sans sortir de leur cadre, ni de leur esprit. REVENDICATIONS 1. Ensemble amortisseur de suspension comportant un amortisseur de suspension (1), notamment destiné à la réalisation du dispositif de suspension d'un véhicule, cet amortisseur de suspension comportant deux extrémités (19 ; 27), un cylindre (2), un piston (3) mobile à l'intérieur de ce cylindre, et deux capacités (4, 5) définies à l'intérieur du cylindre et séparées par ledit piston mobile, ce piston étant muni de passages principaux (25) du fluide d'une capacité à l'autre, ledit amortisseur de suspension comportant en outre un dispositif de réglage de sa force d'amortissement qui comprend - au moins un passage supplémentaire du fluide (34, 35), reliant les deux capacités de l'amortisseur ; - une valve disposée sur ledit passage supplémentaire et comportant un élément mobile (32) d'obturation de ce passage supplémentaire ; et, - un organe de réglage (39-40) de la position dudit élément d'obturation (32) caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un capteur de mesure d'un paramètre de fonctionnement dudit amortisseur, tel qu'un capteur de la vitesse relative des extrémités de cet amortisseur, un capteur (59-60) de la position relative desdites extrémités de l'amortisseur, la sortie dudit capteur de mesure étant reliée audit organe (40) de réglage de la position dudit élément mobile d'obturation de la valve. 2. Ensemble amortisseur de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de mesure d'un paramètre de fonctionnement de l'amortisseur est un capteur à effet HALL (59-60). 3. Ensemble amortisseur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'amortisseur étant interposé entre un corps suspendu et un bâti, ledit ensemble amortisseur comporte en outre - une pluralité d'autres capteurs d'états (61A, 61B, 61C, 610, 61E, 61F) mesurant des paramètres d'états dudit corps suspendu, tel que la vitesse de ce corps suspendu, les accélérations linéaires longitudinale et transversale dudit corps suspendu, les vitesses angulaires de roulis et de lacet du corps suspendu - un ensemble de registres de références indiquant la correspondance entre l'ensemble des valeurs des paramètres d'états du corps suspendu et une valeur théorique dudit paramètre de fonctionnement de l'amortisseur ;; - un comparateur (64, 65, 66) de la valeur mesurée par ledit capteur de mesure du paramètre de fonctionnement de l'amortisseur et ladite valeur théorique qui détermine la différence de ces deux valeurs et dont la sortie est reliée à l'organe (40) de réglage de la position dudit élément mobile d'obturation de la valve. 4. Ensemble amortisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'amortisseur comporte une tige de piston (6A-6B-6C) qui est solidaire, vis-à-vis du coulissement du piston à l'intérieur du cylindre (2) de l'amortisseur, dudit piston (3), cependant que ledit élément mobile d'obturation de la valve est constitué par un tiroir (32) qui est monté mobile à l'intérieur de ladite tige de piston. 5. Ensemble amortisseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit tiroir (32) est attelé au noyau (39) d'un solénoïde qui comporte un enroulement (40) monté dans un logement (30) que comporte ladite tige de piston (6A-6B-6C).