Brevet FR2733564A1 — publié le 19961031

L'invention concerne un agencement d'amortissement des mouvements d'une masse par rapport à un support auquel elle est reliée par l'intermédiaire d'un dispositif de suspension pourvu d'au moins un ressort et de moyens d'amortissement hydrauliques, du type mettant en mouvement du fluide hydraulique et comprenant au moins un dispositif de laminage de ce fluide par au moins un orifice à travers lequel le fluide est amené à s'écouler, et un système de suspension, notamment de véhicule automobile, équipé d'un tel agencement d'amortissement. On sait que la filtration des mouvements accomplie par une suspension est d'autant meilleure que la raideur des ressorts de ce dispositif et la force développée par les amortisseurs sont faibles. Par contre, les faibles valeurs de raideur des ressorts et de force d'amortissement peuvent entraîner dans certains cas des mouvements indésirables de la masse, qui sont de grande amplitude. Compte tenu des valeurs prévisibles du mouvement de la masse, il existe une valeur optimale de raideur et d'amortissement de la suspension. Dans les agencements d'amortissement hydrauliques connus, o le fluide hydraulique est mis en mouvement par un piston et laminé par le passage dans ledit orifice, le débit de fluide est directement proportionnel à la vitesse du piston, et la perte de charge entre les côtés amont et aval du dispositif de laminage détermine l'effort agissant sur le piston. Le réglage de la loi débit/perte de charge détermine donc la loi vitesse/effort de l'amortisseur. Cette loi est primordiale, car elle caractérise l'effet de l'amortisseur. Les agencements d'amortissement connus présentent l'inconvénient majeur qu'ils ne permettent d'obtenir qu'une seule loi effort/vitesse. Elle doit être adaptée pour éviter les mouvements trop importants de la masse lors des sollicitations les plus violentes de son support. De ce fait, lors des sollicitations faibles du support, la filtration n'est pas optimale car, dans ce cas, les forces d'amortissement pourraient être réduites. 2 2733564 En raison de ce qui précède, on a créé des amortisseurs à 2, voire 3 lois discrètes, obtenues par obturation ou non, d'orifices calibrés supplémentaires. Les agencements ainsi améliorés présentent cependant toujours l'inconvénient de ne pas être continûment variables et d'avoir une structure encombrante. La présente invention a pour but de proposer un agencement d'amortissement qui ne présente pas les inconvénients des amortisseurs connus, qui viennent d'être exposés. Pour atteindre ce but, l'agencement d'amortissement par laminage d'un fluide selon l'invention est caractérisé en ce que le dispositif de laminage comprend des moyens de variation en continu des caractéristiques d'amortissement par contrôle du degré d'ouverture de l'orifice. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de variation en continu des caractéristiques d'amortissement comprennent au moins une plaque flexible formant diaphragme, disposée perpendiculairement à l'orifice et portant un clapet dont l'effort d'application sur l'orifice est variable et des moyens de commande de la variation de cet effort. Etant donné que les caractéristiques d'amortissement sont variables en continu, l'agencement selon l'invention peut fournir à chaque instant la loi d'effort exactement adaptée à l'amplitude des sollicitations et permet donc d'obtenir en continu la meilleure filtration possible des mouvements entre le support et la masse suspendue. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de commande de la variation de l'effort d'application du clapet sur l'orifice comprennent un électro-aimant et la plaque est en un matériau magnétique et disposée dans le champ magnétique de l'électro-aimant de façon à modifier l'effort d'application sous l'effet de la force produite par ce dernier. Selon une autre caractéristique de l'invention, la plaque est sollicitée élastiquement vers l'orifice. 3 2733564 Selon encore une autre caractéristique, la plaque est encastrée par ses bords dans une structure de support de manière à être déformable en direction de l'orifice. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'agencement d'amortissement comprend deux dispositifs de variation en continu des caractéristiques d'amortissement, qui sont montés tête-bêche dans un corps de support, chaque dispositif étant pourvu de moyens assurant un écoulement de fluide unidirectionnel. Le système de suspension, notamment d'une roue de véhicule automobile, est caractérisé en ce que l'agencement d'amortissement selon l'invention est associé au circuit hydraulique prévu entre la caisse du véhicule constituant la masse suspendue et le support formé par la roue et une partie de l'essieu. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexes donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un agencement d'amortissement selon la présente invention; - la figure 2 est une vue de dessus d'une plaque de variation des caractéristiques d'amortissement suivant la flèche II de la figure 1; - la figure 3 est une vue schématique, en coupe, d'un agencement d'amortissement pourvu de deux dispositifs de variation des caractéristiques d'amortissement selon l'invention, montés tête-bêche et chacun à écoulement de fluide unidirectionnel; - la figure 4 illustre un graphe du domaine de fonctionnement de l'agencement amortisseur selon la présente invention; et - les figures 5a et 5b illustrent, de façon schématique, l'application de l'agencement d'amortissement 4 2733564 selon l'invention, à deux versions de suspension d'une roue de véhicule automobile. En se reportant à la figure 1, on constate qu'un agencement d'amortissement par laminage d'un fluide des mouvements d'une masse par rapport à un support auquel cette masse est reliée par l'intermédiaire d'un dispositif de suspension, comprend une buse 1 par l'orifice 2 de laquelle arrive le débit de fluide à laminer 3, et un clapet 5 placé au centre d'un empilage de plaques flexibles 6 formant un diaphragme. Les plaques sont réalisées en un matériau magnétique, présentent une forme circulaire et s'étendent perpendiculairement à l'axe de l'orifice. Les plaques sont encastrées au niveau de leur zone périphérique 7 dans un support approprié. Le clapet 5 est disposé en regard de l'orifice 2 de la buse 1 et l'encastrement des plaques 6 est tel que le clapet se trouve au repos plaqué sur la buse avec un certain effort pour obturer l'orifice 2. L'empilage de plaques 6 comprend un trou central 9 de positionnement du clapet et un certain nombre de rainures radiales 10 qui s'étendent à partir du trou central jusqu'à une certaine distance de la périphérie des plaques. Ces rainures donnent de la flexibilité à l'ensemble de plaques 6 et permettent le passage, à travers celles-ci, du fluide après son laminage à la sortie de l'orifice de buse 2, comme cela est illustré par des flèches. Un électro-aimant annulaire 12 composé d'un bobinage 13 et d'une carcasse 14 est disposé coaxialement aux plaques 6 du côté opposé à la buse 1, à une distance axiale prédéterminée pour permettre un déplacement axial de la partie centrale portant le clapet 5, des plaques, sous l'effet du jet de fluide arrivant dans la buse 1. L'électro- aimant 12, en attirant les plaques, fait varier l'effort d'application du clapet 5 sur l'orifice 2 de la buse. Pour un même débit, la pression générée en amont de l'orifice sera d'autant plus faible que l'attraction de l'électro-aimant sera élevée. On constate que l'empilage de plaques 6 est encastré entre la périphérie radialement extérieure 15 de la 2733564 carcasse 14 et un élément annulaire 17 fixé sur ce bord périphérique. On comprend aisément que le nombre et l'épaisseur des plaques 6 est choisi en fonction de la flexibilité de l'empilage que l'on souhaite obtenir. L'effort de plaquage du clapet 5 sur la buse 1 résulte de l'effort initial donné par l'empilage, diminué de la force d'attraction engendrée par l'électro-aimant lorsqu'il est excité. Il est ainsi possible de moduler l'effet de laminage du fluide 3 s'écoulant à travers la buse, en modulant le courant envoyé dans la bobine 13 de l'électro-aimant. La figure 3 montre un agencement d'amortissement comprenant deux dispositifs de laminage selon la figure 1, qui sont disposés tête-bêche dans un corps de support 19. Les dispositifs de laminage portent les références A1 et A2. Les éléments constitutifs des dispositifs de laminage qui sont communs aux figures 1 et 3 portent les mêmes références. Dans l'agencement selon la figure 3, les électro- aimants 12 des deux dispositifs A1 et A2 sont montés librement coulissants dans le corps 19. Un ressort hélicoïdal est interposé entre les deux dispositifs en prenant appui sur deux collerettes internes 21 des carcasses. Chaque buse 1 est montée coaxialement dans un élément de support 23 fixé lui-même coaxialement dans le corps 19. Chaque élément de support est axialement traversé par un certain nombre de canaux axiaux 24. Un diaphragme mince 25, de forme circulaire et percé d'un trou central permettant le passage de la buse et la fixation à celle-ci, est fixé sur la surface frontale de chaque élément de support 23 de façon à obturer les canaux axiaux 24. Chaque diaphragme 25 joue le rôle d'un clapet anti-retour. Une pression très faible venant d'un canal 24 suffit à soulever le clapet 25. Par contre, une pression agissant sur l'autre face du diaphragme, c'est-à-dire la face extérieure, plaque le diaphragme contre l'élément de support 23 et oblige le liquide à passer par la buse 1. Grâce à cet arrangement, chaque dispositif de laminage A1 et A2 ne fonctionne que dans un seul sens d'écoulement du 6 2733564 fluide, l'écoulement s'effectuant librement dans l'autre sens à travers les canaux axiaux 24. En commandant les courants électriques dans les bobines 13 des dispositifs de laminage A1 etA2, il est donc possible de contrôler, dans chaque sens de l'écoulement, la perte de charge, en fonction du débit, dans tout un domaine de fonctionnement, comme l'indique la figure 4. Cette figure montre le domaine de fonctionnement B entre un courant d'excitation de bobine I = 0 et un courant maximal Imax, les axes d'abscisse et d'ordonnée représentant respectivement le débit D du fluide et la pression P. Pour obtenir une bonne efficacité de l'agencement, dans des conditions normales de fonctionnement, la course possible de l'empilage des plaques 6 est faible. En cas de surpression accidentelle, le diaphragme formé par l'empilage des plaques 6 vient au contact de la carcasse 14 de l'électro-aimant associé et fait coulisser celui-ci dans le corps 19 en comprimant le ressort 20. Le passage de fluide est libéré. La faible inertie du diaphragme 6 et du clapet 5 assure une réponse de cet organe à une fréquence élevée, par exemple supérieure à 100 Hz. On comprend aisément qu'un calculateur électronique, recevant des signaux appropriés, peut commander de façon continue les courants d'excitation des électro-aimants 12 et donc établir la perte de charge désirée dans l'agencement d'amortissement. Les figures 5a et 5b illustrent, à titre d'exemple, l'utilisation d'un agencement selon l'invention pour l'amortissement d'une suspension automobile respectivement à ressort métallique et à ressort pneumatique. Les figures schématisent la suspension d'une roue de véhicule automobile. Sur les figures, les références 27 et 28 désignent respectivement la masse suspendue, c'est-à-dire la caisse du véhicule, et la masse non suspendue, constituée par la roue et une partie de l'essieu. L'élément 29 symbolise le pneumatique interposé entre la masse 28 et le sol 30. Le système de suspension composé d'un ressort métallique 31 sur 7 2733564 la figure 5a et d'un ressort pneumatique 32 sur la figure 5b et d'un système de déplacement de liquide 34 dont le piston est indiqué en 35 est interposé entre la masse suspendue 27 et la masse non suspendue 28. Dans la suspension à ressort métallique de la figure a, l'agencement d'amortissement B par exemple selon la figure 3 est représenté schématiquement à l'extérieur du système 34. Mais, il pourrait aussi être intégré au piston 35. Dans la suspension à ressort pneumatique 32 de la figure 5b, l'agencement d'amortissement B est inséré dans le circuit hydraulique entre le ressort 32 et le cylindre du système 34. Dans l'application illustrée sur les figures 5a et 5b l'agencement d'amortissement selon l'invention est utilisé pour l'amortissement des mouvements relatifs de la masse non suspendue 28 et de la caisse du véhicule constituant la masse suspendue 27, dus aux inégalités du sol 30. Un capteur de déplacement symbolisé en 37 mesure de façon permanente l'élongation du ressort de suspension 31 ou 32 et envoie les valeurs de mesure à un calculateur 39 qui détermine à chaque instant la valeur optimale de la force d'amortissement de façon à, d'une part, filtrer au mieux la transmission à la caisse 27 des efforts engendrés par les mouvements de la roue dus aux inégalités du sol 30, et, d'autre part, assurer que la force de contact du pneumatique avec le sol soit maximale, afin d'assurer la tenue de route du véhicule. Le calcul de la force d'amortissement sera réalisé par exemple suivant une loi CRONE ("Commande Robuste d'Ordre Non Entier"), selon laquelle l'effort est soit nul, soit proportionnel à une dérivée temporelle d'ordre non entier réel de la longueur du ressort de suspension. Cette loi est décrite dans le brevet français No. 2 660 386. Il est à noter que l'agencement d'amortissement selon l'invention peut être utilisé dans tout autre système de suspension d'une masse dans lequel un liquide est mis en mouvement et laminé pour créer une force d'amortissement, par 8 2733564 exemple la suspension d'un moteur à pistons sur la caisse d'un véhicule automobile, o sont utilisés des supports en caoutchouc séparés en deux chambres remplies de fluide, les mouvements du moteur entraînant le passage du fluide d'une5 chambre à l'autre. Ce débit de fluide peut être contrôlé par l'agencement tel que décrit ci-dessus et représenté aux figures. 9 2733564 REVENDICATIONS 1. Agencement d'amortissement des mouvements d'une masse par rapport à un support auquel elle est reliée par l'intermédiaire d'un dispositif de suspension pourvu d'au moins un ressort et de moyens d'amortissement hydrauliques, du type mettant en mouvement du fluide hydraulique et comprenant au moins un dispositif de laminage de ce fluide par au moins un orifice à travers lequel le fluide est amené à s'écouler, caractérisé en ce que le dispositif de laminage comporte des moyens de variation en continu des caractéristiques d'amortissement par contrôle du degré d'ouverture de l'orifice. 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de variation en continu des caractéristiques d'amortissement précitées comprennent au moins une plaque (6) formant diaphragme, disposée perpendiculairement à l'orifice (2) et portant un clapet (5) dont l'effort d'application sur l'orifice est variable et des moyens de commande (12) de la variation de cet effort. 3. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commande (12) de la variation de l'effort d'application du clapet (5) sur l'orifice (2) comprennent un électro-aimant (12) et la plaque (7) est en un matériau magnétique et disposée dans le champ magnétique de l'électro-aimant de façon à modifier l'effort d'application sous l'effet de la force produite par ce dernier. 4. Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque (6) est précontrainte de façon à être sollicitée élastiquement vers l'orifice (2). 5. Agencement selon la revendication 4, caractérisé en ce que la plaque (6) est flexible et encastrée par ses bords dans une structure de support (17, 19) de manière à être déformable élastiquement en direction de l'orifice (2) et permettre le passage du fluide à travers la plaque. 2733564 6. Agencement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque (6) comporte des lumières radiales (10) donnant de la flexibilité à la plaque et permettant le passage du fluide sortant de l'orifice (2). 7. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs plaques flexibles (6) empilées les unes sur les autre. 8. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux dispositifs de variation de laminage (A1, A2) montés tête- bêche dans un corps de support (19), chaque dispositif étant réalisé sous forme d'un dispositif à écoulement de fluide unidirectionnel. 9. Agencement selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque dispositif (A1, A2) comporte un corps de support (23) de la buse (1), pourvu de canaux de passage (24) parallèles au canal de la buse et auquel est associé un diaphragme (25) d'interdiction d'un écoulement de fluide à travers les canaux (24) dans le même sens que l'écoulement de fluide à travers ladite buse (1). 10. Agencement selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que les dispositifs (A1, A2) sont montés tête-bêche dans le support (19) de façon axialement mobile à l'encontre d'un ressort (20) interposé entre les deux dispositifs. 11. Agencement selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la force d'amortissement est déterminée selon une loi du type Crone. 12. Système de suspension, notamment de véhicule automobile, du type à ressort (31, 32) et système de déplacement de liquide (34) avantageusement à piston (35) montés entre la caisse (27) du véhicule et le support (28) formé par la roue et une partie de l'essieu, caractérisé en ce qu'un agencement d'amortissement selon l'une des revendications 1 à 11 est associé au système (34). 13. Système de suspension, du type à ressort métallique, selon la revendication 12, caractérisé en ce que 11 2733564 l'agencement d'amortissement est monté sur le système (34), le cas échéant, intégré au piston (35) de celui-ci. 14. Système de suspension, du type à ressort pneumatique (32) selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'agencement d'amortissement est inséré dans le circuit hydraulique entre le ressort pneumatique (32) et le cylindre du système (34).