Brevet FR2703744A1 — publié le 19941014

L'invention concerne un amortisseur de suspension, en particulier pour véhicules automobiles, qui agit sélectivement suivant la fréquence des oscillations et comprend un cylindre de travail rempli de liquide d'amortissement et partagé en deux chambres de travail par un piston fixé à une tige de piston et présentant des soupapes d'étranglement. On connaît déjà des amortisseurs agissant en fonction de la fréquence (par exemple par le document DE- OS 40 29 596) par lesquels il est possible d'amortir fortement, par voie mécanique, les deux fréquences propres caractéristiques de la carrosserie et des roues d'un véhicule automobile Pour y parvenir, on a prévu ce que l'on appelle des oscillateurs à masse unique à la fois dans la tige de piston creuse et dans une conduite de dérivation agencée parallèlement au cylindre extérieur de l'amortisseur Ces oscillateurs comprennent chacun un corps inertiel mobile axialement et des liaisons élastiques qui y sont attachées A leurs positions de repos ainsi que sous de faibles oscillations, les corps inertiels autorisent le passage de liquide de la chambre de travail supérieure à la chambre de travail inférieure, tandis qu'ils bloquent ce passage dès qu'ils oscillent en résonance Les fréquences de résonance des systèmes de corps inertiels sont accordées aux fréquences propres du véhicule. On connaît en outre des dispositifs pour amortir des séquences de mouvements (par exemple par le document DE-OS 40 24 966) au moyen desquels une charge dynamique de roue peut être réduite par une intervention dans l'élément d'amortissement au moyen d'une élévation - fonction de la fréquence de la raideur de suspension passive de l'élément de suspension, afin de changer les charges dynamiques de roue dans le sens d'une diminution. Le but de l'invention est de réaliser un amortisseur simple, économique, pour véhicules automobiles, par lequel les oscillations soient amorties avec une adaptation optimale dans les gammes de fréquences d'intérêt pour les véhicules et par lequel les oscillations de véhicule ayant d'autres fréquences soient amorties nettement moins, sans que cela demande une dépense supplémentaire en électronique, système de capteurs, et ainsi de suite. A cet effet, selon l'invention, au moins deux capacités hydrauliques sont coordonnées au cylindre de travail, dont l'une est reliée à travers une inductance hydraulique à la chambre de travail inférieure. Cette réalisation a notamment l'avantage que des composants hydrauliques passifs produisent un amortissement optimal des oscillations du véhicule dans la gamme de la fréquence propre des roues et dans celle de la carrosserie Les oscillations du véhicule ayant d'autres fréquences, sont amorties nettement moins On obtient ainsi un excellent confort pour les occupants, tout en conservant la sécurité de marche du véhicule, avec l'avantage qu'il n'est pas nécessaire de prévoir une dépense pour un système de capteurs, électronique, logique, de contrôle de vraisemblance et de surveillance de sécurité, comme cela est le cas par exemple pour les systèmes utilisant un réglage électronique de la force d'amortissement. Une autre caractéristique de l'invention prévoit qu'au moins une capacité est réliée à la chambre de travail inférieure. Il est avantageux de dimensionner et d'interconnecter des composants hydrauliques passifs, comme par exemple des composants tubulaires en tant que porteurs d'énergie cinétique (inductances hydrauliques), des accumulateurs hydrauliques en tant que porteurs d'énergie potentielle (capacités hydrauliques) et des résistances hydrauliques en tant que consommateurs d'énergie, sous la forme d'un réseau hydraulique complexe, de manière que s'établisse, comme effet total, un amortissement sélectif en fréquence. Une autre caractéristique essentielle prévoit que trois capacités hydrauliques sont coordonnées au cylindre de travail Il est avantageux en pareil cas que la chambre de travail supérieure soit pourvue d'une capacité hydraulique et que la chambre de travail inférieure soit pourvue de deux capacités hydrauliques. Selon un mode de réalisation de l'invention, la capacité hydraulique est un accumulateur hydraulique préchargé par un gaz comprimé. Un autre mode de réalisation prévoit que la capacité de la chambre de travail supérieure est réalisée axialement comme un espace de compensation préchargé par une pression de gaz et séparé par un piston de séparation de la chambre de travail supérieure Un avantage ainsi obtenu est que l'espace de compensation prévu dans un amortissseur monotube à pression de gaz est utilisable selon le principe connu. Une caractéristique prévoit que l'une des capacités est réalisée comme une capacité mécanique Il est avantageux de prévoir un élément élastique en caoutchouc en tant que capacité mécanique. Un mode réalisation avantageux prévoit l'utilisation d'une liaison fluidique comme inductance hydraulique Il est avantageux que cette liaison fluidique soit constituée par un tuyau rigide et/ou souple. Selon un autre mode de réalisation, l'espace de compensation est agencé radialement Il est avantageux en pareil cas que le piston de séparation soit un piston annulaire. Un mode de réalisation favorable prévoit qu'au moins une capacité entoure coaxialement le volume de travail Il est alors avantageux qu'au moins une partie de la paroi de séparation de la capacité soit élastique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 montre le principe de la structure d'un amortisseur de suspension agissant sélectivement en fréquence, les figures la et lb représentant deux exécutions possibles; la figure 2 représente un schéma fonctionnel de l'amortisseur montré par la figure 1; la figure 3 représente un schéma hydraulique découlant de l'agencement sur la figure 2; et la figure 4 indique des résultats de mesures obtenus avec l'amortisseur montré par la figure 1. La figure 1 montre le principe de la structure d'un amortisseur de suspension dont le volume de travail 1 est partagé en deux chambres de travail la et lb par un piston 8 fixé à une tige de piston 9 En hydraulique de base, il s'agit d'un système d'amortisseur monotube à pression de gaz, dans la partie supérieure du cylindre de travail 3 duquel on a prévu un espace de compensation 2 rempli de gaz et délimité vis-à-vis de la chambre de travail inférieure lb par un piston de séparation 10 Le piston 8 est pourvu de résistances réelles 7 pour produire l'amortissement à la détente (traction) et à la compression. La chambre de travail inférieure la est reliée d'un côté à un accumulateur hydraulique 6 et de l'autre côté, à travers une liaison fluidique 4, à un accumulateur hydraulique 5. L'ensemble du système hydraulique se compose donc des capacités Chl (accumulateur hydraulique 5), Ch 2 (accumulateur hydraulique 6) et Ch 3 (accumulateur hydraulique 2), d'une inductance Lh (liaison fluidique 4) et des résistances Rh Z et Rh D (soupapes d'étranglement 7) intégrées dans le piston 8; par analogie à la terminologie utilisée en électronique, cet ensemble constitue un réseau hydraulique. L'amortisseur qui vient d'être décrit, fonctionne selon le principe suivant La force totale F délivrée à l'extérieur, résulte toujours de la différence de pression (p 2 pl) et de la pression pi instantanée. Dans la phase de détente, p 2 est plus grande que pl tandis que, dans la phase de compression, p 2 est plus petite que pl Ces différences de pression sont dues aux débits volumiques, imposés par le mode de fonctionnement du réseau hydraulique, lors des mouvements relatifs de la tige de piston 9 par rapport au cylindre de travail 3. Les forces d'amortissement sont déterminées par le débit volumique proportionnel passant à travers les soupapes d'étranglement 7 dans la phase de détente et dans la phase de compression Par exemple, pour produire un important amortissement aux fréquences de résonance caractéristiques ou aux bandes de fréquences d'intérêt pour le véhicule concerné (gamme des fréquences propres des roues et de la carrosserie), il faut faire en sorte qu'un important débit volumique de liquide passe par les soupapes d'étranglement 7 à ces fréquences A d'autres fréquences, un débit volumique nettement réduit doit être mis à la disposition de la soupape d'étranglement 7. Le principe de fonctionnement indiqué ci- dessus, est réalisé au moyen de composants hydrauliques passifs, en combinaison avec une technique appropriée de couplage d'organes hydrauliques dans ce que l'on appelle ci-après un réseau. La figure 2 représente le schéma fonctionnel et la figure 3 montre le schéma hydraulique qui en résulte. Le réseau présente deux points de résonance caractéristiques Si on les considère isolément, l'inductance Lhl, formée par le tuyau, constitue avec la capacité Chl et l'amortissement Rhl formée par la tuyauterie, un circuit hydraulique sous la forme d'un circuit oscillant série, ayant l'impédance Zl (premier résonateur) fonction de la fréquence. La capacité Ch 2 constitue avec la résistance Rh 2 l'impédance série Z 2 Les impédances Zl et Z 2 sont connectées en parallèle et constituent un circuit oscillant parallèle (second résonateur) Les résistances d'amortisseur Rh Z et Rh D sont également branchées parallèlement aux impédances Zi et Z 2. 1 O Au point de résonance, Zl présente, en raison du montage en série, un minimum d'impédance, de sorte que le débit volumique maximal circule à ce point (premier point de résonance) Dans le circuit oscillant parallèle, un maximum d'impédance règne en cas de résonance, de sorte que le débit volumique est alors minimal (second point de résonance) Selon la figure 1, les composants sont dimensionnés de manière que le premier point de résonance se trouve exactement entre les deux fréquences de résonance caractéristiques d'un véhicule automobile. O O Un débit volumique maximal est alors retiré au piston 8 parce que l'impédance Zi présente un minimum, ce qui équivaut à un faible amortissement. Le second point de résonance est situé près de la fréquence propre des roues Il y règne, en raison de la résonance parallèle, un maximum d'impédance, de sorte que le débit volumique maximal est disponible à ce moment pour le piston 8, ce qui conduit de nouveau à un amortissement maximal A mesure que la fréquence augmente, la réactance inductive X Lh bloque de plus en plus le débit volumique dans l'élément Zi, tandis que, simultanément, la réactance capacitive X Ch 2 diminue de façon continue Au piston 8 est donc retiré un débit volumique de plus en plus important, avec le résultat que la force d'amortissement diminue de nouveau, à mesure que la fréquence augmente, dans la plage au-dessus de la fréquence propre des roues. La figure 4 montre les résultats de séries de mesures effectuées avec un prototype sur un pulsateur hydraulique approprié Les forces d'amortissement sont indiquées linéairement en fonction de la fréquence pour D une vitesse d'essai constante de 0,52 m/s On perçoit clairement les maxima d'amortissement obtenus dans les deux gammes de fréquences propres caractéristiques, le minimum d'amortissement entre les deux gammes de fréquences propres, ainsi que la décroissance de al'amortissement à mesure que la fréquence augmente au- delà de la fréquence propres des roues. REVENDICATIONS 1 Amortisseur de suspension agissant sélectivement suivant la fréquence des oscillations, comprenant un cylindre de travail rempli de liquide d'amortissement, qui est partagé en deux chambres de travail par un piston fixé à une tige de piston et présentant des soupapes d'étranglement, caractérisé en ce qu'au moins deux capacités hydrauliques (Ch) sont coordonnées au cylindre de travail ( 3), dont l'une est reliée à la chambre de travail inférieure (la) à travers une inductance hydraulique (Rh). 2 Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une capacité (Ch) est reliée à la chambre de travail inférieure (la) à travers une inductance hydraulique (Rh). 3 Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que trois capacités hydrauliques (Chl, Ch 2, Ch 3) sont coordonnées au cylindre de travail ( 3). 4 Amortisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre de travail supérieure (lb) est pourvue d'une capacité hydraulique (Ch 3) et la chalbre de travail inférieure (la) est pourvue de deux capacités hydrauliques (Chl, Ch 2). Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un accumulateur hydraulique ( 5, 6) préchargé par un gaz comprimé est prévu en tant que capacité hydraulique (Ch). 6 Amortisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la capacité (Ch) de la chambre de travail supérieure (lb) est réalisée dans le sens axial comme un espace de compensation ( 2) préchargé par une pression de gaz et délimité par un piston séparateur ( 10) de la chambre de travail supérieure (lb). 7 Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des capacités (Ch) est réalisée comme une capacité mécanique. 8 Amortisseur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un élément élastique en caoutchouc est prévu en tant que capacité mécanique. 9 Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une liaison fluidique ( 4) est prévue en tant qu'inductance hydraulique (Lh). Amortisseur selon la revendication 8, caractérise en ce qu'un tuyau rigide et/ou souple est prévue comme liaison fluidique ( 4). 11 Amortisseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'espace de compensation ( 2) est agencé radialement. 12 Amortisseur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le piston de séparation ( 10) est réalisé comme un piston annulaire. 13 Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une capacité (Ch) entoure coaxialement le volume de travail ( 3). 14 Amortisseur selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'une partie au moins de la paroi de séparation de la capacité (Ch) est élastique.