Brevet FR2695698A1 — publié le 19940318

DESCRIPTION La présente invention concerne un dispositif oléopneumatique d'amortissement variable et réglable, notamment destiné à remplacer, compléter ou améliorer tout élément ou ensemble d'amortissement ou/et de suspension, qu'il soit monté de façon autonome ou qu'il soit intégré à un matériel existant. Traditionnellement, les dispositifs d'amortissement sont obtenus par des matériaux absorbants tels que les mousses de différentes constitutions ou par des appareils spécifiques appelés amortisseurs dont le fonctionnement est différent, et souvent installés en complément d'une suspension. La forme préférentielle présentée ici concerne un dispositif autonome : amortisseur intégré/suspension pour selle de cycles ; traditionnellement, la suspension des selles de cycles est assurée par un support déformable dont l'effet est d'assez faible amplitude. L'armature de la selle, sur certains modèles, permet une légère flexion. Des éléments annexes permettent une petite amélioration couverture de selle en matériaux souples, cuirs, plastiques, avec adjonction de ressorts de différentes formes, à boudins, à lames, etc... I1 existe également des coussins remplis de fibres, de mousses ou bien d'air. Tous ces dispositifs ne sont que peu ou pas réglables ; pour ceux qui le sont, l'opération est prévue pour retendre la couverture de selle, mais nullement pour gérer la souplesse de suspension.Par ailleurs, ils n'évitent pas le rebondissement, le fameux coup de raquette". D'autre part, il existe un brevet dlinvention enregistré à ltINPI sous le titre "Tige de selle anti-choc" sous le numéro 82 11 542. Celle-ci se monte à la place du tube de selle. Ce dispositif possède un ressort dont la fonction est l'amortissement des chocs auquel est adjoint un amortisseur non décrit et sur lequel il n'est donné aucune caractéristique. Par ailleurs, le réglage de la dureté de l'appareil s'effectue à l'aide d'une vis moletée et nécessite impérativement sa dépose. Apparemment proche de l'invention par sa position sur le cadre, il est cependant de conception et d'effet très différents. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. I1 comporte, en effet, selon une première caractéristique, un corps dans lequel coulisse un piston solidaire d'un poussoir dont l'intérieur évidé sert de réservoir au liquide hydraulique déplacé et au gaz qui pourra se comprimer ou se détendre, assurant ainsi la souplesse de suspension du dispositif. Le piston, dont l'intérieur est également évidé, permet au liquide de circuler entre la réserve située dans le corps et le réservoir constitué par l'intérieur du poussoir. Un régulateur constitué préférentiellement par une tige de section variable est avantageusement fixé au fond du corps. Lors du fonctionnement, l'interpénétration régulateurpiston fait varier les dimensions du canal de transfert, aussi bien dans la course aller que dans la course retour, modulant ainsi le débit du liquide hydraulique afin d'obtenir un amortissement variable et progressif, effet obtenu grâce au profil spécifique du régulateur qui prédétermine l'intensité d'amortissement tout au long de la course. Un passage entre l'intérieur et l'extérieur du corps peut avantageusement être réalisé de façon à assurer le remplissage ou le vidage du liquide hydraulique sans démontage ni dépose du dispositif. Ce passage peut être inclus dans le régulateur en réalisant un canal interne débouchant à la base de celui-ci. L'opération terminée, un bouchon vient obturer le passage. Au fond du corps, un coussin déformable du genre chambre à air ou autre, est retenu par une rondelle ajourée. Ce coussin absorbe une partie du choc lorsque celui-ci est important. A l'intérieur du poussoir, un piston libre ou une membrane déformable, sépare le liquide du gaz évitant ainsi toute réaction indésirable. Sur l'extérieur du dispositif, un soufflet de protection évite au poussoir être en contact avec des corps étrangers. Dans l'application préférentielle du dispositif, l'introduction ou l'enlèvement du gaz s'effectue par l'intermédiaire d'une valve avantageusement du type pour chambre à air de bicyclette, permettant ainsi au cycliste de régler à l'aide de la pompe du cycle la souplesse de suspension désirée selon son poids et/ou selon le profil prévisible du sol. L'emplacement de la valve avantageusement situé au sommet du poussoir permet de régler facilement la suspension sans dépose du dispositif. Un ressort à boudin placé entre le piston et le fond du corps peut venir renforcer l'effet d'amortissement. Dans l'application préférentielle ce dispositif se monte à la place du tube de selle ; pour d'autres applications, des fixations peuvent avantageusement être additionnées au dispositif sans remettre en cause la valeur inventive. Afin d'éviter la rotation du poussoir dans le corps, le poussoir possède une rainure sur sa face extérieure dans laquelle coulisse un patin solidaire du corps ; cette rainure délimite la course Ainsi par exemple, quand l'utilisateur installé sur son cycle dont la selle est fixée sur le poussoir rencontre une dénivellation du sol, par exemple une bosse, il se produit, au moment de la rencontre de l'obstacle, un choc absorbé en partie par la roue et l'ensemble du cycle ; mais ce dernier est dévié vers le haut. C'est à cet instant que le dispositif entre en action, ce qui permet au cycliste être maintenu au plus près de la trajectoire idéale, avec le moins de heurts possibles.A la rencontre de l'obstacle, le cadre est dévié vers le haut, entraînant le corps du dispositif qui lui est solidaire, alors que l'ensemble cycliste-selle-poussoir-piston s'oppose à ce déplacement qui, simultanément, comprime le gaz permettant au liquide sous pression contenu dans le corps être chassé dans la partie creuse du poussoir par le canal de transfert dont le débit varie en fonction de la position relative piston/régulateur et selon le profil prédéterminé de ce dernier, donnant ainsi un amortissement variable, modulable en fonction de son profil, de sa forme, sans que le pistonpoussoir ne soit en contact avec le règulateur donc sans usure.Ainsi, selon la forme préférentielle du régulateur du dispositif selon l'invention . lorsque le régulateur solidaire du corps se rapproche du piston en direction du point mort bas, le liquide qui doit passer entre piston et régulateur est freiné par l'augmentation de la section de ce dernier, ce qui produit un ralentissement progressif jusqu'à l'arrêt de la course. Simultanément, le liquide emplit en partie la chambre du poussoir comprimant le gaz par l'intermédiaire du piston libre.Lors de la phase suivante descente de l'obstacle pour le maintien ou le retour à la trajectoire idéale, l'ensemble piston-poussoir-sellecycliste, se trouve libéré de la poussée du cadre sur lequel est fixé le corps du dispositif : le gaz comprimé se détend en repoussant par l'intermédiaire du piston libre le liquide contenu dans la chambre du poussoir, le chassant vers la partie basse du corps, accompagnant et poussant vers le haut l'ensemble piston-poussoir-selle-cycliste, d'un mouvement qui s'atténuera progressivement jusqu a la position de confort optimum pour le cycliste ; confort obtenu par un réglage individualisé de la pression du gaz. La position de confort ne sera changée que par une nouvelle sollicitation du dispositif. Selon des modes particuliers de réalisation, le corps et autres pièces du dispositif peuvent avoir différentes formes, par exemple pour le corps et le piston/poussoir, une section ovale ou multipans ou toute autre, permettant la translation des parties mobiles en évitant leur rotation dès lors, la rainure peut etre avantageusement supprimée, et la course etre délimitée par une butée constituée d'une pièce solidaire du corps dont la partie haute épaulée empeche le poussoir de s'échapper de son logement. Cette butée située à l'extérieur du dispositif peut etre réglable. Le piston libre peut, éventuellement, etre supprimé laissant en contact direct gaz et liquide. Par ailleurs, le choix du liquide, sa viscosité en particulier, peut apporter des résultats intéressants selon l'effet recherché. Selon une première variante du dispositif le régulateur peut comporter, en plus du profil extérieur, un canal interne par lequel une partie du liquide hydraulique contenu dans le corps peut etre transféré dans la chambre du poussoir et inversement, en passant par des lumières prévues à cet effet, situées sur le pourtour du régulateur. Le liquide passant par les lumières est freiné au passage du piston, ce qui apporte l'effet d'amortissement. Ainsi, quand le piston se trouve dans la partie médiane du régulateur, les passages libres pour l'entrée ou la sortie du liquide se situent vers les extrémités de celui-ci facilitant son transfert, ce qui assure la souplesse du dispositif. Partant de cette position médiane, lorsque le piston se dirige vers le point mort bas, il va simultanément obturer les passages dtentrée du liquide venant de la réserve et se dirigeant vers la chambre du poussoir. Partant du point mort bas lorsque le piston se dirige vers le point mort haut, le passage du liquide est inversé, ce qui a pour effet de redonner progressivement à la suspension toute la souplesse voulue dans la partie centrale de la course.Lorsque le piston approche sa fin de course, à son passage devant les lumières, il freinera progressivement le liquide, ce qui apportera l'amortissement progressif choisi. Le nombre, les dimensions, l'orientation et la disposition des lumières, ainsi que les dimensions et le profil extérieur du régulateur comme de sa partie interne, permettent d'obtenir avantageusement une multitude d'effets de suspension et d'amortissement. Selon une deuxième variante concernant le régulateur, il comporte avantageusement dans sa partie interne un tiroir d'auto-régulation de l'amortissement dont les lumières, en position de repos, se trouvent en correspondance avec celles du régulateur. Les dimensions des lumières, leur forme et leur emplacement sur le régulateur, comme sur le tiroir, permettent d'obtenir la régulation souhaitée. Une gorge relie avantageusement ces lumières, permettant ainsi la libre circulation du liquide, sans avoir à immobiliser le tiroir en rotation. Un ressort taré maintient en position la colerette du tiroir sur le siège interne du régulateur, faisant ainsi fonction de clapet de décharge lorsque les chocs sont trop importants, tout en modulant l'effet d'amortissement progressif quelle que soit la position de la course. L'ensemble du fonctionnement général est semblable à ce qui a été décrit précédemment : le liquide déplacé est obligé de passer d'une part, dans l'espace libre appelé canal de transfert, situé entre le piston/poussoir et le régulateur, ce laminage freine, plus ou moins, la progression du piston/poussoir, selon la position relative piston-régulateur. D'autre part, lorsque les ouvertures du régulateur sont en concordance avec celles du tiroir, le liquide passe comme il a été expliqué pour la première variante. Lorsque le tiroir se déplace sous la poussée du liquide, il obture progressivement les lumières du régulateur, le débit du liquide transféré se réduit ce qui maintient un effet d'amortissement tout au long de la course en fonction du tarage du ressort ; le déplacement du tiroir empeche un trop rapide déplacement du piston/poussoir au moment du fonctionnement du clapet de décharge, ce qui apporte l'autorégulation. Lorsque la poussée diminue, le tiroir reprend progressivement sa position initiale. La troisième variante est constituée de l'ensemble des éléments décrits dans la première variante, mais elle comporte aussi, comme la deuxième variante, un tiroir mobile maintenu en place par un ressort : l'ensemble formant clapet de décharge.Dans cette troisième variante, le ressort du clapet est maintenu en appui sur le tiroir par une coupelle solidaire d'un tirant, celui-ci pouvant etre actionné avantageusement de l'extérieur du dispositif, permettant ainsi de régler à la demande le tarage du clapet de décharge. Lorsqu'une traction est exercée sur le tirant, la puissance du clapet de décharge est augmentée ce qui renforce la fermeté du dispositif. Un collecteur permet l'introduction ou le retrait d'une quantité du liquide hydraulique, meme lorsque le dispositif est en service : soit pour le réglage en hauteur du dispositif, soit pour remplissage ou vidage. Un bouchon fixé à l'extrémité du régulateur laisse passer le tirant, l'étanchéité étant obtenue à l'aide d'un joint. La quatrième variante (non représentée), est constituée de l'ensemble ou partie des éléments décrits dans la réalisation préférentielle et les trois premières variantes : le dispositif venant prendre la place du piston dans tout ensemble, vérin, amortisseur ou/et suspension contenant liquide ou/et gaz. L'amortissement étant réalisé avantageusement par le dispositif qui constitue le nouveau piston. Le corps du dispositif constituant l'extérieur du piston. Le poussoir, justement dimensionné, est relié à l'élément porteur ou à l'élément ou ensemble à suspendre. Le dispositif dans son application préférentielle comme dans les variantes présentées peut etre relié à des réserves annexes pour le gaz comme pour le liquide : l'introduction ou l'évacuation des fluides pouvant etre obtenues en fonction de la charge à suspendre et de l'effet désiré, par tout système adapté, genre répartiteur de freinage, pompe, compresseur, etc... Le dispositif, dans son ensemble, peut avantageusement etre monté, pour la suspens ion de charges variables comme par exemple : selles des cycles, véhicules, remorques, engins, machines, appareils et autres matériels et accessoires qui nécessitent amortissement ou/et suspension. Dans le but de simplifier la fabrication du dispositif décrit, les éléments peuvent également etre réalisés à partir de profilés, avec des pièces assemblées, serties, collées, soudées, moulées ou tout autre procédé de fabrication, ceux-ci ne modifiant en rien l'état de la technique apportée par l'invention. Ainsi par exemple, le piston et le poussoir peuvent etre conçus de façon monobloc, l'étanchéité obtenue par des joints à lèvre ; le piston libre pouvant etre remplacé par une membrane déformable, simple ou fermée du type ballon, etc... I1 doit d'ailleurs etre entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. Les figures annexées représentent une réalisation préférentielle du dispositif selon l'invention, et trois variantes de celui-ci. I1 est à préciser que les dessins annexés ne sont cités qu'à titre d'exemples pour faciliter la compréhension du dispositif selon l'invention. La figure 1 représente, vue en coupe longitudinale, la réalisation préférentielle du dispositif selon l'invention. La figure 2 représente, vue en coupe longitudinale, une variante de ce dispositif. La figure 3 représente, en coupe schématique, une deuxième variante de ce dispositif. La figure 4 représente, en coupe, une troisième variante du dispositif. Une quatrième variante n'est pas représentée. En référence à ces dessins, le dispositif figure 1 comporte un corps (1) dans lequel coulisse un poussoir (2) solidaire d'un piston (3), l'étanchéité étant avantageusement obtenue par un joint (12). Un régulateur (4) de forme appropriée limite plus ou moins le débit du liquide situé dans la réserve (10) du corps (1) à travers le canal de transfert (11) remplissant ou vidant la chambre (13) ce qui a pour effet d'agir sur le piston libre (17) qui fait varier le volume et la pression du gaz dans la réserve (19). La valve (18) permet de remplir ou- de vider le gaz. Un patin (14) coulisse dans la rainure (16) du poussoir (2) évitant la rotation de l'ensemble : corps (1) et poussoir (2). Une vis (15) maintient le patin (14), celui-ci limite la course en translation et évite toute possibilité au poussoir de s'échapper du corps (1). Un conduit interne (6) permet le remplissage et/ou le vidage du liquide hydraulique sans démontage du dispositif. Un bouchon (8) permet d'obturer la sortie du canal (6). Le coussin (9) est maintenu en position grâce à une rondelle (5). Un soufflet (20) évite les contacts avec les corps étrangers, poussières, eau... Un écrou (7) rend solidaire le régulateur (4) du corps (1). Le piston/poussoir (3)/(2) et le régulateur (4) ne sont jamais en contact : il nty a donc pas usure de ces pièces. La figure 2 représente le dispositif en coupe avec une première variante du régulateur. Ce régulateur (4) est constitué d'un corps creux avec des lumières (21) permettant le passage du liquide de la réserve (10) à la chambre (13) et inversement. Dans la partie médiane de la course, le débit du canal de transfert (11) est au maximum, les lumières (21) permettent un passage optimum du liquide ce qui donne la souplesse du dispositif. Lorsque dans sa course, le piston (3) approche les extrémités du régulateur, les lumières sont obturées progressivement, ce qui apporte le ralentissement progressif. La figure 3 représente en coupe schématique une deuxième variante du régulateur. Ce régulateur comporte en référence à ce dessin un corps (4) dans lequel est disposé un tiroir (32) dont les lumières (33) en position de repos sont en concordance avec les lumières (21) du régulateur. Des gorges (34) permettent la libre circulation du liquide sans avoir à diriger en rotation les lumières (33) du tiroir (32) en face des lumières (21) du régulateur (4). Dans la position repos, la colerette (36) du tiroir se trouve en appui sur le siège (35) du régulateur (4). Un ressort taré (37) maintient la colerette (36) du tiroir sur son siège (35). Lors d'une poussée trop forte sur le piston/poussoir (3)/(2) le liquide ne peut passer totalement par le canal de transfert (11) et les lumières (21) : c'est à cet instant que, sous la pression du liquide en provenance de la réserve (10), le tiroir (32) actionne le clapet de décharge que constitue l'ensemble (4)-(32)-(37).La colerette (36) du tiroir (32) se lève du siège (35) laissant circuler, par le passage (40), une quantité supplémentaire de liquide venant de la réserve (10) Simultanément les lumières (33) du tiroir (32) sont déplacées et de ce fait ne sont plus en parfaite concordance avec les lumières (21) du régulateur (4) ce qui freine le passage du liquide entre la réserve (10) et la chambre (13). Cette action apporte l'auto-régulation. L'amortissement dans la course retour est obtenu par le passage dans les lumières calibrées (38) et (39) d'une quantité de liquide contenue dans la chambre (13) et qui va reprendre place dans la réserve (10). La figure 4 représente en coupe une troisième variante du régulateur. Le dispositif est constitué de l'ensemble ou parties des éléments déjà décrits dans la première et deuxième variantes. Une coupelle (41) solidaire d'un tirant (47) permet de régler la pression du ressort (37) sur le tiroir (32). Une traction exercée sur le tirant (47) augmente la résistance du clapet de décharge (4)-(32)-(37)-(41)-(47) au passage (40) du liquide hydraulique lors de son transfert de la réserve (10) à la chambre (13), ce qui aura pour effet de renforcer la fermeté de l'amortissement. Un collecteur (49) permet de remplir ou vider la quantité voulue de liquide meme lorsque le dispositif est en service. Des trous débouchants effectués sur le régulateur permettent le passage du liquide entre le canal (6) de ce dernier et le collecteur (49). Un bouchon (8) permet le passage du tirant (47) ; ltétanchéité est obtenue grâce à un joint (48). L'ensemble du dispositif sera rendu étanche par tout moyen approprié. REVENDICATIONS 1) Dispositif oléopneumatique d'amortissement variable et réglable. Il comporte un corps (1) solidaire d'un élément porteur et un poussoir (2) attaché à la partie à suspendre ou inversement, le corps (1) pouvant etre fixé sur la partie à suspendre et le poussoir (2) sur l'élément porteur ; un piston (3) solidaire du poussoir (2) déplace le liquide hydraulique contenu dans le corps (1) ; un joint (12) assure l r étanchéité ; solidaire du corps (1), un patin (14) coulisse dans une rainure (16) qui délimite la course et évite la rotation du poussoir (2) dans le corps (1) ; un soufflet (20) évite la présence de corps étrangers sur la pièce (2) ; caractérisé en ce que le piston/poussoir (3)/(2) comporte un évidement longitudinal formant réservoir pour le liquide en (13) qu'un régulateur (4) solidaire de (1) pénètre, régulateur dont la forme spécifique pour chaque effet recherché prédétermine l'intensité de l'amortissement tout au long de la course ; grâce à cette forme, la capacité de débit du canal de transfert (11) peut etre modifiée ; lors du déplacement relatif des pièces (3)/(2) et (4) le liquide est obligé d'emprunter une voie appelée canal de transfert (11) dont la section varie en apportant l'amortissement progressif prévu sans que le régulateur (4) et le piston/poussoir (3)/(2) ne soient en contact l'un avec l'autre, donc sans usure. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie interne du poussoir (2) forme également réservoir en (19) pour le gaz, un piston libre (17) sépare le gaz du liquide en permettant une variation du volume de (13) et (19) 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un passage réalisé sur le poussoir (2) à l'emplacement de la valve (18) permet de retirer ou d'introduire du gaz dans le réservoir (19) cette opération est obtenue dans la réalisation préférentielle par la valve grâce à une pompe à bicyclette, apportant ainsi un réglage personnalisé sans dépose ni démontage du dispositif. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le régulateur (4) possède un canal (6) permettant le remplissage ou le vidage du liquide sans démontage du dispositif. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la réserve (10) contient un coussin (9) maintenu par une rondelle (5), coussin pouvant absorber une partie des chocs. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que dans la première variante, le régulateur (4) possède des lumières (21) qui permettent le passage du liquide par l'intérieur (6) du régulateur pour le transfert de la réserve (10) à la chambre (13) et inversement, lumières dont la forme, les dimensions, la disposition et le nombre permettent d'augmenter les possibilités du dispositif. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que dans la deuxième variante, le régulateur (4) possède un tiroir d'auto-régulation (32) maintenu par un ressort taré (37). L'ensemble (4)/(35) (32)/(36)-(4) fonctionne comme un clapet de décharge, le liquide est évacué par les passages (40)-(39)-(38) ce qui permet d'obtenir une plage d'amortissement complémentaire dans la position repos, les lumières (33) du tiroir sont en concordance avec celles (21) du régulateur. Lorsque le tiroir se déplace, les lumières (33)-(21) sont obturées progressivement, ce qui diminue le passage du liquide, modulant l'amortissement quelle que soit la position de la course. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que dans la troisième variante, le clapet de décharge constitué par les pièces (4)-(32)-(37) est maintenu grâce à une coupelle (41) solidaire d'un tirant (47) qui permet de régler le tarage du clapet de l'extérieur du dispositif. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications çr-écedentes caractérisé en ce que l-e réglage de la course en hauteur peut etre obtenu à la demande selon la charge meme si le dispositif est en service, grâce à un collecteur (49) qui permet l'introduction ou le retrait du liquide hydraulique, ce collecteur peut etre relié à une réserve annexe, comme peut également l'etre le réservoir 1t) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé dans la quatrième variante (non représentée), en ce qu'il remplace le piston traditionnel dans tout vérin ou ensemble de suspension et/ou amortisseur contenant liquide et/ou gaz. Le corps (1) du dispositif constitue alors l'extérieur du piston ; le poussoir (2) étant relié à l'élément porteur ou à la partie suspendue. 11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ou selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisé en ce qu'il est installé au moyen d'attaches de fixation sur un cycle notamment à la place du tube de selle, ou sur un véhicule, remorque engin ou machine.