Brevet FR2736115A1 — publié le 19970103

L'invention concerne un amortisseur dont le tube de cylindre est divisé en deux chambres de travail, par un piston fixe à une tige de piston, le piston comprenant un corps de piston présentant des canaux de passage de fluide, qui sont recouverts par des disques de soupape sur des corps d'appui comportant des surfaces d'appui de soupape, et le corps de piston étant en liaison de glissement avec le tube de cylindre par l'intermédiaire d'au moins un segment de piston, qui recouvre la surface périphérique du corps de piston et s'appuie axialement sur le côté supérieur ou le côté inférieur du piston, le corps de piston étant réalisé d'un seul tenant sous forme de disque, par découpage et estampage, et, à partir d'un corps de piston de base, les parties de corps de piston surélevées d'un côté du piston, étant réalisées sous forme de creux sur le côté axial opposé du piston. Les amortisseurs connus comportent un corps de piston qui est réalisé en un matériau fritté. Pour des raisons de résistance, ce corps de piston nécessite une hauteur d'encombrement minimale, qui influence la course de déplacement. En outre, les soupapes de piston sont en règle générale conçues pour un type déterminé de courbe caractéristique, par exemple à caractère dégressif marqué. Les adaptations sont réalisées au moyen de disques d'étranglement primaires. Il n'est donc possible de parler, que de manière très limitée, de standardisation. Le document DE-OS 20 59 682 divulgue un amortisseur dont le tube de cylindre est divisé en deux chambres de travail, par un piston fixé à une tige de piston, le piston comprenant un corps de piston présentant des canaux de passage de fluide, qui sont recouverts par des disques de soupape sur des corps d'appui comportant des surfaces d'appui de soupape, et le corps de piston étant en liaison de glissement avec le tube de cylindre, par l'intermédiaire d'au moins un segment de piston. Les documents EP-0 160 275 A1 et DE 43 02 624 Cl divulguent qu'il est possible de fabriquer un corps de piston en plusieurs parties, en tôles découpées par matriçage, à la place d'un matériau fritté. En raison des pièces de tôle individuelles relativement compliquées, il est nécessaire de tenir compte de tolérances de fabrication, qui ont une influence négative sur la dispersion admissible de la force d'amortissement. Le document DE-PS 705 845 divulgue un amortisseur à fluide, dans lequel, à l'intérieur d'une rainure périphérique élargie, est disposé un segment de piston mobile axialement, qui commande un trajet de passage d'écoulement en parallèle à un autre passage reliant les deux chambres de travail. Le but de la présente invention consiste à réaliser un amortisseur comportant un piston de hauteur d'encombrement moindre, qui, en outre, offre la possibilité d'un réglage de la force d'amortissement efficace, en fonction du sens du mouvement. Conformément à l'invention, ce but est atteint par le fait que le segment de piston est conçu de manière à être mobile axialement en fonction du sens du mouvement, et est commandé par la force de friction agissant entre le tube de cylindre et le segment de piston, et entre les surfaces du segment de piston dirigées vers le piston et le piston, est réalisée au moins une section d'ouverture initiale, qui est libérée en fonction de la position axiale du segment de piston par rapport au corps de piston. Il est ainsi avantageusement possible de renoncer à une rainure annulaire telle que celle connue dans l'état de la technique. Une telle rainure annulaire augmente de manière permanente la hauteur d'encombrement, ce qui signifie une perte de course de suspension. En outre, une telle rainure annulaire nécessite, en règle générale, au moins une reprise d'usinage mécanique, voire doit être réalisée entièrement par usinage par enlèvement de copeaux. Un avantage considérable réside dans le fait qu'en raison de la disposition particulière de la section d'ouverture initiale, il est possible de réaliser une section relativement grande pour des dimensions réduites, parce que le diamètre primitif sur lequel est agencée la section d'ouverture initiale présente des dimensions relativement grandes. Selon un développement de l'invention, la section d'ouverture initiale pouvant être commandée est établie en parallèle à une autre section d'ouverture initiale. Si pour une raison ou une autre, la section pouvant être modifiée, devait s'avérer obturée, l'ensemble de l'amortisseur n'est certes plus aussi confortable que prévu, mais l'on évite la possibilité d'un amorçage trop dur. Il est prévu que la section d'ouverture initiale soit raccordée à un canal d'ouverture initiale, qui relie le côté supérieur du piston au côté inférieur du piston dans la zone de la surface périphérique du corps de piston, et dont le passage est déterminé par le segment de piston. Le canal d'ouverture initiale dispose d'une section plus grande que la section d'ouverture initiale. En conséquence, le canal d'ouverture initiale n'a pas d'influence sur la courbe caractéristique de force d'amortissement dans la plage d'ouverture initiale. Par ailleurs, les variations de viscosité n'ont pas un effet aussi marqué, parce que la section d'ouverture initiale ne présente qu'une faible étendue en longueur dans le sens de l'écoulement. Dans l'optique d'une standardisation la plus poussée possible de l'ensemble du piston, la section d'ouverture initiale est réalisée dans le corps de piston. Lors de l'estampage, toutes les parties de la section d'ouverture initiale peuvent être réalisées de manière très simple, par estampage, lors d'une autre opération de travail. Le corps de piston peut être utilisé en tant que pièce de base pour de nombreuses applications différentes. Si la section d'ouverture initiale était prévue dans le segment de piston, il serait nécessaire de prévoir un segment de piston distinct pour chaque application. Pour qu'il ne puisse en aucun cas se produire une fermeture de la section d'ouverture initiale par le segment de piston, la section d'ouverture initiale présente au moins un canal d'entrée d'écoulement, dont l'étendue radiale à partir de la surface périphérique du corps de piston, est plus grande que des surfaces de recouvrement du segment de piston sur le piston (côté supérieur ou inférieur du piston). Pour des raisons d'usure d'outil, chaque canal d'entrée d'écoulement s'étend de la surface périphérique jusqu'à un canal de passage de fluide de même sens d'écoulement. On peut donc usiner le canal d'entrée d'écoulement avec une profondeur constante dans le corps de piston. L'invention va être explicitée plus en détail dans la suite, au regard des dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une coupe d'un amortisseur Fig. 2a-e un piston en tant que pièce individuelle Fig. 3 un segment de piston en vue de face Fig. 4a,b un segment de piston mobile axialement pour le réglage de l'ouverture initiale. La figure 1 montre un ensemble de soupapes de piston d'amortisseur 1, sur une tige de piston 3. Un piston 5 est centré par l'intermédiaire d'un alésage central 7, sur un tourillon de tige de piston 9. Le piston est réalisé sous forme de disque, en tant que pièce de découpage et d'estampage, et est enserrée par un segment de piston 11. Un tube de cylindre 13 uniquement représenté de manière partielle, est divisé en deux chambres de travail 13a/13b, par le piston 5. Des disques de soupape isolent des canaux de passage de fluide 5a/5b, qui, en fonction du mouvement de déplacement de la tige de piston 3, laissent s'écouler du fluide d'amortissement d'une chambre de travail dans l'autre, ce qui rend active une force d'amortissement. Dans la variante Vl, on met en oeuvre un disque de soupape fendu 15 combiné à une rondelle- ressort 17. Le disque de soupape fendu 15 présente un comportement à l'ouverture d'un clapet anti-retour, c'est à dire pratiquement sans précontrainte. Il s'appuie sur des corps d'appui 19 du piston 5, et est serré de manière centrale. La mise en précontrainte du disque de soupape 15 est réalisée par la rondelle- ressort 17. Dans ce cas, la rondelle-ressort 17 est conçue de manière à ce que, par son rapport h/s > /2, de l'épaisseur de matériau s par rapport à la hauteur de débattement, sur une largeur de plage plus grande de la position de montage, correspondant à la distance du disque de soupape fendu 15 à une bague d'appui 21, l'on est en présence d'une force de précontrainte pratiquement constante. On obtient, d'une part une courbe caractéristique de force d'amortissement, dégressive, et d'autre part une insensibilité quant à des variations de tolérances des pièces individuelles, qui influencent la position de montage de la rondelle- ressort 17. Dans la variante V2 est engendrée une courbe caractéristique linéaire dégressive, par le fait qu'un empilement de disques de soupape plats 23 serrés ensemble, est sollicité par une rondelle-ressort 17. Il est nécessaire d'assurer que les disques de soupape 23 présentent au niveau de l'alésage central 7, la même distance au fond de piston 25, qu'au niveau des surfaces d'appui 27, parce qu'il en résulte sinon des variations de force d'amortissement, plus importantes. La variante V3 montre une soupape de piston purement linéaire quant à l'action de sa force d'amortissement. Un premier disque de soupape élastique 29 recouvre ici la sortie du canal de passage du fluide a, exception faite d'une ouverture initiale 31. Dès un faible écoulement d'arrivée, le premier disque de soupape 29 se soulève jusqu'à dépasser une course de soulèvement déterminée par une rondelle- entretoise 23a, et que l'ensemble de l'empilement de disques de soupape devient actif. Dans ce cas la rondelle-entretoise 23a sert à éviter des bruits de claquement, qui apparaissent notamment lors de faibles mouvements de déplacement de la tige de piston 3, et qui trouvent leur origine dans le mouvement de décollement de la tige de piston. Comme cela a déjà été explicité pour la variante V2, les surfaces d'appui 27 doivent se trouver dans un même plan pour la totalité de la surface des disques de soupape 29. A cet effet, on insère dans le piston, une bague d'appui 33 dont la hauteur est adaptée à la distance de la surface d'appui 27 au fond de piston 25. Lors de la fabrication, il est possible de mesurer une profondeur de fond de tourillon 35, et de choisir dans une réserve, une bague d'appui 33 dont la hauteur correspond exactement à la profondeur 35. Il est ainsi possible d'ajuster de manière tout à fait précise, même des soupapes de force d'amortissement linéaires. La variante V4 correspond dans une large mesure à la variante V1, à la différence près que l'on met en oeuvre ici une bague coudée 37, qui exerce par rapport à la rondelle-ressort 17, une fonction de centrage et d'appui, par l'intermédiaire de ses surfaces dirigées vers la rondelle-ressort 17. Si comme dans la variante Vl, on utilisait un centrage séparé et une rondelle d'appui 21, il serait nécessaire lors du montage et avant le rivetage de l'ensemble de la soupape de piston, de mettre en oeuvre sur le côté de la tête de rivet, une douille de centrage 41 pour la rondelle- ressort 17, qui n'est pas guidée jusqu'à ce stade du montage. Il est évident qu'il est possible de réaliser au choix l'une des variantes V1 à V4, par côté de piston, ce qui permet d'obtenir une standardisation notable. Les figures 2a à 2e montrent le piston 5 en tant que pièce de détail. En ce qui concerne le piston , il s'agit d'une pièce de découpage et d'estampage, pour laquelle, à partir d'un corps de base de piston fictif 5c, les formages, par exemple pour les corps d'appui 19, sont réalisés de manière telle, que la hauteur H des corps d'appui 19 est identique à la profondeur H d'une entrée 43 dans le canal de passage de fluide 5a. Il en est de même pour la zone de l'alésage central 7, pour lequel la profondeur T du fond de tourillon pour la bague d'appui 33, est identique à la hauteur T de l'embout 45 sur le côte opposé. En conséquence, les diamètres D1, D2 associés des zones obtenues par formage, sont également identiques. L'écrouissage produit à cette occasion, constitue le fondement pour la faible hauteur du piston. les canaux de passage de fluide 5a/5b de chaque sens d'écoulement se situent sur des cercles primitifs différents rl, r2, r3. Les vues de dessus (figures 2a, 2c) du piston 5, laissent entrevoir les surfaces d'appui 27 hachurées, sur lesquelles reposent le disque de soupape symbolisé par la portion d'arc de cercle 47. Dans ce cas, le canal de passage de fluide forme la section d'ouverture initiale 31, sur le cercle primitif r1 le plus grand, la section de passage augmentant de manière continue de la valeur souhaitée, pour un accroissement du soulèvement du disque de soupape, grâce au fait que les canaux de passage de fluide situés radialement plus à l'intérieur sur les cercles primitifs r2, r3, s'ouvrent. Il est naturellement possible que les canaux de passage de fluide 5a, 5b pour l'un des sens d'écoulement, se situent sur d'autres rayons de cercles primitifs que ceux pour le sens opposé. La figure 2d montre un détail des figures 2a et 2b, dans la zone d'un canal de passage de fluide 5b. Sur cet agrandissement, on reconnaît un canal d'ouverture initiale 73, qui relie l'un à l'autre le côté supérieur du corps de piston au côté inférieur du corps de piston. Dans cet exemple de réalisation, un canal d'entrée d'écoulement 75 est réalisé par estampage en creux dans le corps de piston, sur le côté inférieur du corps de piston, ce canal d'entrée d'écoulement 75 s'étendant de l'entrée 43 du canal de passage de fluide b, jusqu'au canal d'ouverture initiale 73. Le canal d'entrée d'écoulement combiné à la surface de recouvrement 55 détermine une section d'ouverture initiale agissant en supplément de la section d'ouverture initiale 31 (figure 2a). La longueur utile de la section d'ouverture initiale correspond au chevauchement entre la surface de recouvrement 55 et le canal d'entrée d'écoulement 75. Le canal d'entrée d'écoulement 75 est d'une section plus petite et nettement plus court que le canal d'ouverture initiale 73, en vue de limiter sans équivoque, l'effet d'amortissement de la section d'ouverture initiale, au canal d'entrée d'écoulement. Des variations de tolérances inévitables à l'intérieur du canal d'ouverture initiale n'ont alors aucune influence sur la section d'ouverture initiale, et ainsi non plus sur la force d'amortissement à respecter de la section d'ouverture initiale. Toutes les parties de la liaison entre le côté supérieur du piston et le côté inférieur du piston, ont volontairement été usinées dans le corps de piston, en vue d'obtenir un segment de piston standardisé. L'usinage s'effectue en déposant simplement un insert d'outillage dans l'outillage d'estampage pour le corps de piston. L'on dispose d'un corps de piston standard, qui, suivant les besoins peut être pourvu de sections d'ouverture initiale fonction du sens d'écoulement. Sur la moitié gauche de la figure 1, le piston possède un segment de piston 11 réalisé en matière plastique. Le segment de piston 11 s'appuie sur le côté supérieur et le côté inférieur du piston 5, par l'intermédiaire de surfaces de retenue respectives 49, 51. Aux surfaces de recouvrement 53, 55 du segment de piston 11, se raccordent des lèvres d'étanchéité 57, 59, qui sont de configuration élastique et s'appuient dans le tube de cylindre 13 en fonction de la pression de service. En variante, il est toutefois également possible d'utiliser un matériau en bande formé par roulage, qui réalise un segment de piston 11 fermé par l'intermédiaire d'un joint de liaison. Sur la figure 3 est montrée une telle variante de réalisation, pour laquelle l'une des extrémités du segment de piston présente une encoche 63 espacée du bord supérieur et du bord inférieur, et dans laquelle vient s'engager un embout 65 de l'autre extrémité du segment de piston. Lors d'un mouvement de déplacement, du fluide d'amortissement pénètre irrémédiablement dans une zone de joint verticale 67. La pression agit sur l'embout 65 et exerce une force sur l'embout 65, dans le sens de l'écoulement. Par l'intermédiaire des surface de retenue 49, 51, il se produit un appui du segment de piston 11 dans la direction axiale, de sorte que le joint de liaison 61 ne peut s'ouvrir. Dans le cas d'un sens d'écoulement d'arrivée opposé, le joint de liaison 61 agit de manière appropriée. Des pistons d'une hauteur d'encombrement plus importante, permettent également l'agencement de plusieurs de ces joints de liaison 61, de sorte qu'il en résulte un joint d'étanchéité à labyrinthe. Sur la moitié droite de la figure 1, est utilisé un segment de piston 11, qui est réalisé sous forme de deux coques. A l'intérieur sur le piston 5, s'appuie une armature 69, sur laquelle est rapportée une couche de glissement 71. Le segment de piston 11 présente une section transversale en forme de "U" et s'appuie, par l'intermédiaire de surfaces de retenue 49, 51, sur le côté supérieur et le côté inférieur du piston 5. Lorsqu'il est fourni, le segment de piston 11 se trouve dans un état pour lequel il est légèrement plus grand que le tube de cylindre, et, lors du montage, est inséré dans le tube de cylindre au moyen d'un dispositif non représenté, le segment de piston 11 présentant une précontrainte radiale par rapport au tube de cylindre. L'armature 69 augmente la force transversale admissible et la résistance à la température, la couche de glissement 61 assurant des propriétés de glissement favorables. En ce qui concerne le joint de liaison, sont possibles des joints s'étendant axialement et de manière oblique, mais également des joints tels que ceux de la figure 3, l'épaisseur de paroi du segment de piston 11 étant décisive quant au mode de réalisation à prévoir. En principe, plus le segment de piston est épais, plus il est indiqué d'utiliser la variante présentant le joint de liaison en forme de "T" 61 de la figure 3. Les figures 4a et 4b représentent l'interaction du corps de piston, notamment de la liaison d'écoulement de l'ouverture initiale entre le côté supérieur et le côté inférieur du piston, et le segment de piston mobile axialement. Le principe du mode de réalisation du segment de piston 11 correspond aux modes de réalisation du segment de piston selon la figure 1, bien que sur les figures 4a et 4b ne soit représenté que le mode de réalisation de la demi-coupe gauche de la figure 1. Pour les observations qui vont suivre, il faut partir du principe que le segment de piston présente une précontrainte radiale par rapport au tube de cylindre 13. Par ailleurs, l'âme verticale du segment de piston sensiblement en forme de "U", qui recouvre une surface périphérique 77 du piston 5 (figure 2d), est plus grande que la hauteur de la surface périphérique, de sorte que le segment de piston peut se déplacer axialement par rapport au piston. Le mouvement relatif est limité par des surfaces de retenue 49, 51 sur le piston et des surfaces de recouvrement 53, 55. Lors d'un mouvement de rentrée de la tige de piston 3, le volume de fluide d'amortissement refoulé par la tige de piston, s'écoule d'une chambre de travail 13b dans la chambre de travail 13a. Durant ce mouvement de rentrée, le segment de piston mobile axialement, est déplacé par apport au piston 5 en direction de la chambre de travail 13a, sous l'effet de la force de friction agissant entre le tube de cylindre 13 et le segment de piston 11. La pression sur les surfaces du segment de piston, qui se trouvent dans la chambre de travail 13b, contribue également à ce mouvement axial. Le canal d'entrée d'écoulement 75 usiné dans le côté inférieur du piston, reste ici toujours ouvert. Comme le laisse entrevoir la figure 4a, lors du mouvement de rentrée de la tige de piston, le fluide d'amortissement peut s'écouler hors de la chambre de travail 13b, par l'intermédiaire du canal d'entrée d'écoulement 75, dans le canal d'ouverture initiale 73, et passer dans la chambre de travail 13a, par l'intermédiaire d'un interstice 79 entre la surface de retenue 49 du piston 5 et la surface de recouvrement 53 du segment de piston 11. La section d'ouverture initiale efficace est constituée par la section d'ouverture initiale 31, dans cet exemple de réalisation sous forme de rainure à l'intérieur du corps d'appui 19, et par le canal d'entrée d'écoulement 75. Le canal d'entrée d'écoulement est établi en parallèle à la section d'ouverture initiale 31, et est commandé en évacuation par le segment de piston, par l'intermédiaire du canal d'ouverture initiale 73. Pour le mouvement de rentrée de la tige de piston, on obtient une allure de courbe caractéristique de force d'amortissement relativement souple, qui est ressentie comme particulièrement confortable par les occupants du véhicule. Dans le cas d'un mouvement de la tige de piston dans le sens de la sortie (figure 4b), la surface de recouvrement 53 du segment de piston et la surface de retenue 49 du piston 5 entrent en contact avec pour conséquence un écoulement de fluide d'amortissement impossible par l'intermédiaire de cette liaison. Seule est ouverte la section d'ouverture initiale 31 pour de faibles vitesses de la tige de piston. Il s'établit certes, un interstice 81 entre la surface de retenue 51 du piston et la surface de recouvrement 55 du segment de piston, mais le fluide d'amortissement ne peut malgré tout s'écouler. Dans le sens du mouvement de sortie, seule agit la section d'ouverture initiale 31, de sorte que l'allure de la courbe caractéristique de la force d'amortissement est nettement plus raide, le mouvement d'oscillation de la roue pouvant ainsi être amorti plus rapidement. Le segment de piston mobile axialement, permet d'obtenir deux avantages. D'une part, il est possible de réaliser, tel que cela a été décrit, une section d'ouverture initiale efficace dépendant du sens du mouvement, et d'autre part, il est possible de supprimer la mise en oeuvre nécessaire pour la fixation axiale du segment de piston sur le piston. REVENDICATIONS. 1. Amortisseur dont le tube de cylindre est divisé en deux chambres de travail, par un piston fixé à une tige de piston, le piston comprenant un corps de piston présentant des canaux de passage de fluide, qui sont recouverts par des disques de soupape sur des corps d'appui comportant des surfaces d'appui de soupape, et le corps de piston étant en liaison de glissement avec le tube de cylindre par l'intermédiaire d'au moins un segment de piston, qui recouvre la surface périphérique du corps de piston et s'appuie axialement sur le côté supérieur ou le côté inférieur du piston, le corps de piston étant réalisé d'un seul tenant sous forme de disque, par découpage et estampage, et, à partir d'un corps de piston de base, les parties de corps de piston surélevées d'un côté du piston étant réalisées sous forme de creux sur le côté axial opposé du piston, caractérisé en ce que le segment de piston (11) est conçu de manière à être mobile axialement en fonction du sens du mouvement, et est commandé par la force de friction agissant entre le tube de cylindre (13) et le segment de piston, et entre les surfaces du segment de piston dirigées vers le piston et le piston, est réalisée au moins une section d'ouverture initiale, qui est libérée en fonction de la position axiale du segment de piston par rapport au corps de piston. 2. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section d'ouverture initiale pouvant être commandée est établie en parallèle à une autre section d'ouverture initiale (31). 3. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section d'ouverture initiale est raccordée à un canal d'ouverture initiale (73), qui relie le côté supérieur du piston au côté inférieur du piston, dans la zone de la surface périphérique du corps de piston, et dont le passage est déterminé par le segment de piston. 4. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section d'ouverture initiale est réalisée dans le corps de piston. 5. Amortisseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la section d'ouverture initiale présente au moins un canal d'entrée d'écoulement (75), dont l'étendue radiale à partir de la surface périphérique (77) du corps de piston, est plus grande que des surfaces de recouvrement (53; 55) du segment de piston sur le piston. 6. Amortisseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque canal d'entrée d'écoulement (75) s'étend de la surface périphérique (77) jusqu'à un canal de passage de fluide (5a; 5b) de même sens d'écoulement.