Brevet FR2751713A1 — publié le 19980130

SYSTEME AMORTISSEUR A HUILE La présente invention concerne un système amortisseur à huile pour motos ou voitures et notamment pour des véhicules utilisés soit pour les compétitions, soit en tout terrain. II est connu par la demande de brevet américain 4,958,706, un amortisseur à huile comportant un piston mobile dans un cylindre qui, lors de sa course de compression, déplace l'huile contenue dans une chambre vers, d'une part un réservoir et, d'autre part une seconde chambre disposée de l'autre côté du piston. Le trajet de l'huile vers la seconde chambre disposée de l'autre côté du piston passe par des valves d'ajustement des caractéristiques de rebond de l'amortisseur. La pression de l'huile chassée dans le réservoir est compensée par une poche contenant un gaz sous pression et jouant, en quelque sorte, le rôle équivalent au ressort des amortisseurs à ressort de l'art antérieur. L'accès à la chambre du réservoir est limité par, d'une part un système réglable par une vis d'ajustement du taux de compression et, d'autre part un clapet de protection contre les pressions excessives, taré pour résister à une pression maximale de 140 Kg/cm2 environ (2000 psi). La présente invention concerne un réservoir à huile utilisable avec un tel type d'amortisseur ou avec d'autres types d'amortisseurs plus simples ou plus complexes. En effet, on a constaté que dans ces systèmes d'amortisseurs, on prévoyait toujours sur l'amortisseur, entre d'une part la bague (11) disposée à l'extrémité de la tige (10) du piston adjacente à l'anneau de fixation (12) au châssis du véhicule et d'autre part la surface externe inférieure (151) du corps cylindrique (15) constituant la chambre de compression, un élément élastique généralement constitué d'une bague en caoutchouc formant la butée de l'amortisseur que l'on rencontre dans les conditions de fonctionnement extrêmes. En effet, I'amortisseur étant protégé contre les pressions trop élevées, le clapet du réservoir risque de s'ouvrir lors de la retombée du véhicule après un saut important et, dans ce cas, la seule protection pour l'amortisseur est la butée élastique disposée entre le cylindre (15) et la bague (11). Cette butée élastique a l'inconvénient de générer des phénomènes de rebond incontrôlables pour le pilote qui amènent parfois le véhicule à faire une culbute en avant. Un premier but de l'invention est de proposer un système d'amortisseur qui permet d'éliminer ces inconvénients tout en conservant les avantages et caractéristiques des amortisseurs à huile. Ce but est atteint par le fait que le système amortisseur à huile constitué d'un piston monté à l'extrémité d'une tige mobile, se déplaçant dans un corps cylindrique creux en chassant l'huile comprise entre le piston et le fond du corps creux de l'amortisseur vers une chambre de réserve déformable sur l'extérieur de laquelle est appliqué un gaz sous pression, L'huile étant évacuée vers la chambre de réserve par au moins deux orifices différents selon les vitesses de déplacement du piston est caractérisé en ce que le trajet de l'huile passe par une chambre intermédiaire de volume déterminé et les orifices sont disposés entre la chambre de réserve et la chambre intermédiaire, au moins l'un des orifices étant obturé par un clapet anti-retour réglable constituant un frein hydraulique réglable de façon à ne permettre l'évacuation de l'huile que dans le cas où la pression exercée par le piston sur l'huile est telle qu'elle dépasse les conditions prévues d'utilisation du véhicule les plus extrêmes. Un autre but de l'invention est de proposer un système qui permette d'améliorer les caractéristiques de réponse de l'amortisseur lors des phases de compression. Ce but est atteint par le fait qu'un deuxième clapet anti-retour réglable est interposé entre la chambre intermédiaire et la chambre de réserve et réglé pour une plage de vitesses de déplacement du piston située entre les basses vitesses et les vitesses de frein hydraulique. Selon une autre particularité un troisième orifice pourvu d'un étranglement réglable permet d'évacuer aux basses vitesses l'huile de la chambre intermédiaire vers la chambre de réserve. Selon une autre particularité les premier et deuxième clapets comportent un corps de vis se prolongeant par une tige crantée régulièrement sur une hauteur déterminée de sa périphérie et supportant sur l'extrémité de la tige des moyens de fixation d'un chapeau de maintien, entre ce dernier et la partie crantée d'une rondelle d'étanchéité et d'un moyen élastique appuyant avec une force déterminée la rondelle d'étanchéité sur le siège de l'orifice respectif associé au clapet. Selon une autre particularité la partie crantée coopère avec une bille sollicitée par des moyens élastiques pour constituer un cran d'arrêt de réglage. Selon une autre particularité la chambre intermédiaire est constituée par une gorge annulaire formée dans une bague cylindrique destinée à fermer l'extrémité ouverte du réservoir, ladite bague cylindrique étant pourvue de perçages traversant la bague et la gorge annulaire, lesdits perçages comportant du côté extérieur du réservoir un filetage pour le corps de vis et des moyens permettant de réaliser l'étanchéité entre le corps de vis et le perçage. Selon une autre particularité les moyens élastiques appuyant la rondelle d'étanchéité sur le siège du perçage sont constitués par un empilage de plusieurs rondelles beleville montées en opposition. Selon une autre particularité les moyens élastiques pour la vis des hautes vitesses sont constitués par un empilage de rondelles beieville d'épaisseur comprise entre 0,20 mm et 0,45 mm. Selon une autre particularité les moyens élastiques pour la vis butée hydraulique sont constitués par un empilage de rondelles beleville d'épaisseur comprise entre 0,45 mm et 1 mm avec une épaisseur plus importante pour les rondelles de la vis butée que l'épaisseur des rondelles de la vis des hautes vitesses. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une vue schématique du principe de l'invention; la figure 2A représente une vue de détail et en coupe partielle des clapets réglables; la figure 2B représente une vue de dessus de la partie crantée de la vis; la figure 2C représente une vue de dessous de la bague de fermeture du réservoir; la figure 2D représente une vue de côté de cette bague; la figure 2E représente une vue en coupe selon la ligne passant par les deux axes de symétrie des deux clapets réglables; la figure 3 représente la courbe exprimant les caractéristiques de réponse en force en fonction de la vitesse de compression. L'invention va maintenant être décrite à l'aide des figures 1 à 3. Le système amortisseur est constitué d'un cylindre creux (15) dans lequel se déplace un piston (13) disposé à l'extrémité d'une tige (10) dont l'autre extrémité porte un oeillet (12) de fixation au véhicule et, à proximité de cet oeillet, une rondelle (11) de butée. L'extrémité du cylindre (15) opposée à l'oeillet (12) comporte également un oeillet (14) de fixation au véhicule. Lors du déplacement du véhicule, la tige va être sollicitée en compression ou en extension et, lors des phases de compression, le fluide compris entre le piston (13) et le fond de la chambre (15) proche de l'oeillet (14) du cylindre (15), va être chassé par le tuyau (2) vers un réservoir (3). Ce réservoir (3) comporte une chambre de réserve (4) délimitée par un piston cylindrique (31) se déplaçant dans le réservoir librement sous l'effet des pressions du fluide (4) et d'un gaz (5) introduit dans la zone comprise entre l'autre face du piston (31) et le fond du réservoir. Ce fluide est introduit de façon connue par un clapet anti-retour de remplissage (6). L'étanchéité entre le gaz et le fluide est assurée par un joint d'étanchéité annulaire (310) disposé dans une gorge périphérique du piston (31). Le tuyau (2) est relié au réservoir par un embout (33) dont une extrémité débouche dans une chambre intermédiaire (321) formée dans une bague (32). Cette chambre intermédiaire (321) communique avec la chambre de réserve d'huile (4) par trois orifices (325, 322, 326) dont deux sont obturés par un clapet anti-retour et le troisième (322) pourvu d'un étranglement réglable qui peut être plus ou moins ouvert. Par exemple, une vis pointeau (34) est disposée dans le trou fileté de la bague (32). Le pointeau (34) vient plus ou moins obturer l'orifice tronconique (322). Cette vis pointeau (34) comporte un joint d'étanchéité (9) entre la chambre annulaire (321) et la partie extérieure de la bague (32). La vis pointeau peut être remplacée par tout autre moyen équivalent tel que, par exemple, une fente calibrée. La communication entre la chambre intermédiaire (321) et la chambre de réserve (4) est empêchée par au moins un clapet anti-retour et, dans la variante représentée à la figure 1, par deux clapets anti-retour (35, 36) réglables comme on va le voir par la suite. Chacun des clapets antiretour est constitué de façon identique à celle représentée à la figure 2A. Le clapet est formé par une rondelle (354) appuyant sur le siège délimité par le perçage cylindrique (3252) de diamètre supérieur au perçage (3251) pour former le siège du clapet. Le perçage (3251) comporte une partie filetée à son extrémité opposée au siège. Ce perçage (3251) débouche à l'extérieur de la bague (32) par un perçage de diamètre supérieur formant un épaulement (3253) avec la partie filetée. De même, le clapet (36) comportera une bague (364), le perçage (3262) formant le siège avec le perçage fileté (3261) et l'épaulement (3263). Chaque rondelle d'étanchéité (354, 364) est montée sur une tige (3512, respectivement 3612) comportant à son extrémité un perçage dans lequel passe une goupille (358, respectivement 368) réalisant la solidarisation de la tige avec un chapeau (359, respectivement 369) dont la section est substantiellement en forme de U et comporte dans la partie centrale du U des perçages (3590) de passage de l'huile. Sous le chapeau (359, 369) sont disposées des rondelles beleville (355a, 355b, 356a, 356b) montées deux par deux en opposition (365a, 365b ; 366a, 366b). Pour le clapet (36), on a également un nombre déterminé de rondelles beleville montées deux à deux en opposition, de façon à constituer un moyen élastique appuyant avec une force déterminée la rondelle d'étanchéité (354, respectivement 364) sur, d'une part le siège du perçage et, d'autre part une bague crantée (353, respectivement 363) solidaire de la tige (3512, 3612) respective de chaque vis de chaque clapet (35, 36). Chaque bague crantée (353, 363) comporte, régulièrement réparties sur sa périphérie, des encoches (3531, 3631) constituant des logements pour une bille (8a, respectivement 8b) sollicitée par un ressort (7a, respectivement 7b) de façon à ce que la bille (8a, respectivement 8b) vienne se loger dans l'encoche respective (3531, 3631) de la bague crantée située en vis-à-vis. La bague crantée est rendue solidaire de la tige sur laquelle elle est montée par des moyens appropriés tels que, par exemple, une brasure. La tige se prolonge du côté de la tête de la vis (351, respectivement 361) par une partie filetée (3513, respectivement 3613) et la tête de vis comporte un élargissement de diamètre dans lequel est formée une gorge permettant la mise en place d'un joint d'étanchéité (352, respectivement 362). Chacune des têtes de vis comporte une rainure (3511) pour la première vis (35) et, une rainure en croix (3611) pour la seconde vis (36), comme on peut le voir sur la figure 2C. Ces rainures permettent à l'aide d'un outil de dévisser chacune des vis constituant un clapet de réglage cran par cran ce qui a pour résultat de comprimer les rondelles beleville entre la rondelle (354 respectivement 364) et le chapeau respectif (359, 369). Ceci permet de déterminer la force de compression au-delà de laquelle le clapet va s'ouvrir. L'étanchéité entre la bague (32) et la paroi cylindrique du réservoir (30) est réalisée par deux joints toriques (358, 357) disposés chacun dans une gorge périphérique (3258, 3257) formée de part et d'autre de la gorge annulaire constituant la chambre intermédiaire (321). Comme on peut le voir sur la figure 3, le diagramme représentant la variation des caractéristiques de l'amortisseur en fonction de la vitesse de compression et de la force de compression va évoluer en fonction du réglage effectué sur chacune des vis. Ainsi lorsque l'on règle la vis pointeau (34) constituant la vis dite basse vitesse, le point A de la courbe se déplace vers le haut ou vers le bas, comme représenté par les flèches (34) de la figure 3. Plus l'orifice (322) est réduit par le pointeau de la vis et plus cet orifice sera rapidement saturé et l'écoulement devra se faire par le clapet haute vitesse. Par conséquent, par vissage de la vis (34), on déplace la courbe (340) dans le sens de la flèche S. Lorsque l'orifice (322) sature, la pression dans la chambre intermédiaire croit et atteint la force de résistance constituée par les rondelles beleville (355, 356) du premier clapet (35) ce qui décolle la rondelle d'étanchéité (354) de son siège permettant ainsi l'écoulement du fluide de la chambre intermédiaire (321) vers la chambre de réserve (4) par l'espace annulaire disponible entre la couronne crantée (353) et le perçage (3251). Lorsque la vitesse de déplacement du piston ou la pression du fluide augmente fortement, le premier clapet réglable (35) va saturer et la pression va continuer à augmenter en s'exerçant sur le second clapet (36) constituant la butée hydraulique. Ce second clapet (36) comporte des rondelles beleville d'épaisseur plus importante et la vis (361) est réglée de façon à ce que la rondelle (364) reste en appui sur son siège tant que la vitesse de compression et la force de compression n'ont pas atteint le point C de la courbe (3640). Dans cette zone de travail, I'amortisseur conserve donc une caractéristique de réponse en fonction de la pression et de la vitesse qui constitue ainsi un frein hydraulique. Lorsque la pression et la vitesse dépassent le point C de la courbe, le clapet (364) s'ouvre et l'huile s'écoule vers le réservoir par ce clapet. L'épaisseur des rondelles est adaptée en fonction du clapet et de l'application. Ainsi sur les amortisseurs moto ou voiture 4x4 on peut monter des rondelles d'épaisseur 0,45 mm pour la vis haute vitesse et 0,65 mm pour la vis butée ou frein hydraulique. Dans d'autres applications telles que les VTT ou VTC on utilisera des épaisseurs par exemple de 0,20 mm pour la vis haute vitesse et 0,45 mm pour la vis butée ou frein hydraulique. Ces épaisseurs sont déterminées par l'homme de métier en fonction des charges supportées par chaque amortisseur et du type d'utilisation et de courbe de réponse à la compression que l'on souhaite. Sur la figure 3 est représentée, également en pointillé, la courbe de force de compression en fonction de la vitesse de compression ou de déplacement de la tige du vérin dans le cas d'un dispositif correspondant au brevet américain 4,958,706. On voit que la partie de la courbe en pointillé (7) correspond aux possibilités de réglage de la vis (54) et, en fonction du réglage de cette vis, le point D de la courbe en pointillé se déplace sur l'horizontale (8). Si l'on veut que l'amortisseur ait , selon ce brevet américain, des caractéristiques de fonctionnement à peu près normale, on va de déplacer entre les courbes arrivant aux points D et D' en fonction du réglage de la vis (54). Le palier représenté par la ligne horizontale en pointillé (8) correspond à la pression maximale supportable par le clapet (64) du brevet américain 4,958,706. On a volontairement reconsidéré que le clapet (64) était réglé pour la même valeur que celle du point C. Toutefois on comprendra aisément, comme on l'a explicité précédemment, que le point C de la vis de frein hydraulique peut être réglé à une valeur supérieure ou inférieure. Ainsi l'amortisseur de l'invention présente l'avantage de pouvoir s'adapter aux forces supportées par l'amortisseur selon son utilisation. En effet, lorsque l'on utilise l'amortisseur sur une moto ou sur une voiture, la force de compression maximale à laquelle l'effet frein hydraulique doit pouvoir s'exercer va varier en fonction du type du véhicule. Un premier avantage de l'invention est donc de permettre avec un amortisseur de même type de l'adapter aussi bien à une moto qu'à une voiture ainsi que de l'adapter aux conditions de route que le véhicule va rencontrer en plaçant plus ou moins haut le point C. Un autre avantage consiste dans le fait que pour une même force de compression donnée, inférieure à la force maximale acceptable, I'amortisseur, selon l'invention, va réagir avec une vitesse de compression et de déplacement de la tige vérin différente sur une plage de vitesses comprise entre le point D et le point C. Ces caractéristiques de vitesses de compression différentes contribuent au confort de la suspension, c'est-à-dire à l'adhérence de la roue au sol ce qui permet de donner une plus grande motricité au véhicule. La zone de vitesse de compression comprise entre les points D' et C sur la courbe (8) sont en fait les vitesses de compression pour lesquelles la butée en caoutchouc traditionnelle entre en jeu et dans lequel le véhicule est soumis au phénomène de rebond, que l'on a mentionné au début de la description. De même les possibilités de déplacement des points A et B par les vis de réglage à basse vitesse (34) et haute vitesse (35) permet également de mieux adapter la courbe de réponse de l'amortisseur selon l'invention quel que soit le type de terrain rencontré. Ceci n'est pas le cas dans l'invention du brevet américain 4,958,706, on peut choisir, par le réglage de la vis, d'adapter la courbe de réponse de façon à ce que celle-ci corresponde au profil D' pour que dans les basses vitesses le véhicule ait une caractéristique de réponse proche de la courbe (340) de l'invention et dans ce cas, on voit que dans les vitesses moyennes correspondant à la courbe (350), la réponse d'un amortisseur réglé selon la courbe aboutissant au point D' sera nettement moins bonne et le véhicule arrivera très vite en butée élastique. L'autre possibilité est de choisir d'effectuer un réglage intermédiaire représenté par la courbe (7) aboutissant au point D et coupant la courbe (350) au point E. Dans ce cas la réponse de l'amortisseur sera un peu meilleure pour les vitesses de compression moyennes mais la réponse de l'amortisseur sera moins bonne dans les basses vitesses. Ainsi si le trajet comporte de la tôle ondulée le confort du véhicule et sa motricité seront nettement moins bonne sur la tôle ondulée pour une vitesse de déplacement peu élevée. En effet la partie de la courbe (340) correspond aux déplacements de faible amplitude, alors que la partie (350, 3640) correspond aux déplacements de grande amplitude pour générer le véhicule à bord, par exemple, d'un nid de poule. On comprend ainsi qu'en jouant sur le réglage de la vis hautes vitesses (351) et de la vis frein (361), on peut ainsi définir un amortisseur dont le fonctionnement va réaliser un frein hydraulique en remplacement des butées élastiques et dont le fonctionnement pour les vitesses inférieures ne sera pas affecté par cette caractéristique de frein hydraulique. D'autres modifications à la portée de l'homme de métier font également partie de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système amortisseur à huile, constitué d'un piston (13) monté à l'extrémité d'une tige mobile (10), se déplaçant dans un corps cylindrique (15) creux en chassant l'huile comprise entre le piston (13) et le fond du corps creux de l'amortisseur vers une chambre de réserve (4) déformable sur l'extérieur de laquelle est appliqué un gaz (5) sous pression, l'huile étant évacuée vers la chambre de réserve par au moins deux orifices différents selon les vitesses de déplacement du piston, caractérisé en ce que le trajet de l'huile passe par une chambre intermédiaire de volume déterminé et les orifices sont disposés entre la chambre de réserve (4) et la chambre intermédiaire (321), au moins l'un des orifices étant obturé par un clapet anti-retour (36) réglable constituant un frein hydraulique réglable de façon à ne permettre l'évacuation de l'huile que dans le cas où la pression exercée par le piston sur l'huile est telle qu'elle dépasse les conditions prévues d'utilisation du véhicule les plus extrêmes. 2. Système amortisseur à huile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un deuxième clapet anti-retour (35) réglable est interposé entre la chambre intermédiaire (321) et la chambre de réserve (4) et, réglé pour une plage de vitesses de déplacement du piston située entre les basses vitesses et les vitesses de frein hydraulique. 3. Système amortisseur à huile selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un troisième orifice (322) pourvu d'un étranglement réglable permet d'évacuer aux basses vitesses l'huile de la chambre intermédiaire vers la chambre de réserve. 4. Système amortisseur à huile selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les premier et deuxième clapets (35, 36) comportent un corps de vis (351, 361) se prolongeant par une tige crantée (353, 363) régulièrement sur une hauteur déterminée de sa périphérie et supportant sur l'extrémité de la tige des moyens de fixation d'un chapeau de maintien (359, 369), entre ce dernier et la partie crantée d'une rondelle d'étanchéité et d'un moyen élastique appuyant avec une force déterminée la rondelle d'étanchéité sur le siège de l'orifice respectif associé au clapet. 5. Système amortisseur à huile selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie crantée coopère avec une bille (8a, 8b) sollicitée par des moyens élastiques (7a, 7b) pour constituer un cran d'arrêt de réglage. 6. Système amortisseur à huile selon une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la chambre intermédiaire (321) est constituée par une gorge annulaire formée dans une bague cylindrique (32) destinée à fermer l'extrémité ouverte du réservoir (30), ladite bague cylindrique étant pourvue de perçages traversant la bague (32) et la gorge annulaire (321), lesdits perçages (3251, 3261) comportant du côté extérieur du réservoir un filetage pour le corps de vis (351, 361) et des moyens (352, 362) permettant de réaliser l'étanchéité entre le corps de vis et le perçage. 7. Système amortisseur à huile selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens élastiques appuyant la rondelle d'étanchéité sur le siège du perçage sont constitués par un empilage de plusieurs rondelles beleville (355a, 355b) montées deux à deux en opposition. 8. Système amortisseur à huile selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens élastiques pour la vis des hautes vitesses sont constitués par un empilage de rondelles beleville d'épaisseur comprise entre 0,20 mm et 0,45 mm. 9. Système amortisseur à huile selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens élastiques pour la vis butée hydraulique sont constitués par un empilage de rondelles beleville d'épaisseur comprise entre 0,45 mm et 1 mm avec une épaisseur plus importante pour les rondelles de la vis butée que l'épaisseur des rondelles de la vis des hautes vitesses.