Brevet FR2765930A1 — publié le 19990115

L'invention se rapporte à un amortisseur d'oscillations réglable pour des véhicules automobiles comportant un cylindre contenant du liquide d'amortissement, une tige de piston qui plonge avec étanchéité dans celui-ci et est agencée axialement mobile, et un piston d'amortissement fixé sur celle-ci et subdivisant le cylindre en deux chambres de travail, et comportant une soupape d'amortissement qui est pourvue d'un siège de soupape et commande la section transversale efficace d'un canal d'amortissement de l'étage principal via un corps de soupape axialement mobile. On connaît déjà des amortisseurs d'oscillations comportant un piston (par exemple du document DE-OS 38 00 865) dans lesquels la quantité totale du fluide d'amortissement échangé entre deux chambres de travail s'écoule via une section d'étranglement, dont la taille est déterminée par un dispositif électromagnétique de réglage constitué en premier lieu par une bobine magnétique et par un induit. Dans ce cas, le piston est attaqué des deux côtés, sans prévoir de clapets antiretour. Il s'agit ici d'une soupape à piston commandée directement dans le piston d'un amortisseur d'oscillations. Dans une telle construction, l'inconvénient est que les forces élastiques et magnétiques nécessaires pour surmonter les forces d'écoulement du fluide d'amortissement et pour stabiliser le système doivent être très élevées. De plus, on connaît des amortisseurs d'oscillations (par exemple du document WO/85/04698), dans lesquels est prévue une soupape d'amortissement pilotée dans le piston de l'amortisseur d'oscillations, comportant quatre clapets anti-retour. Dans ces amortisseurs d'oscillations, la soupape d'amortissement pilotée n'est traversée que dans une direction, c'est-à-dire que les clapets anti-retour doivent redresser tout le courant d'huile. Le redressement du courant d'huile se rapporte dans ce cas à l'étage principal. L'inconvénient de ces constructions est soit que l'on a besoin de grands clapets anti-retour qui sont structurellement difficiles à loger dans l'amortisseur d'oscillations, soit qu'il en résulte des restrictions dans la réduction de pression dans le cas de courants volumiques élevés à travers la soupape d'amortissement pilotée. De plus, on connaît des amortisseurs d'oscillations (par exemple des documents DE-OS 44 18 972, EP-OS 0.364.757), dans lequel un corps d'une soupape d'amortissement attaqué en alternance des deux côtés dans l'amortisseur d'oscillations est commandé par un étage pilote. Dans ce cas, la soupape d'amortissement est attaquée en alternance des deux côtés dans l'étage principal, tandis que le corps de soupape est io attaqué de façon redressée pour un redressement de l'étage pilote dans l'étage de traction et de compression. Ici, quatre clapets anti- retour sont nécessaires pour effectuer le redressement correspondant dans l'étage pilote. L'inconvénient est ici qu'en raison du nombre de clapets anti- retour correspondants, une complexité structurelle élevée est nécessaire et que l'on doit s'accommoder d'inconvénients dans le comportement de réponse et dans le comportement temporel de la commande de la soupape d'amortissement de l'amortisseur d'oscillations. On connaît du document DE 37 19 113 CI un amortisseur d'oscillations réglable qui comporte une soupape d'amortissement réglable en continu. Pour réduire l'énergie de commande, la soupape d'amortissement est pourvue d'une commande pilote, dans laquelle le corps de soupape utilisé comporte un perçage d'étranglement depuis le côté frontal sollicité en pression vers le côté arrière, ce perçage étant commandé par une aiguille de commande constamment en déplacement axial. L'objectif sous-jacent à l'invention est de réaliser un amortisseur d'oscillations réglable comportant une commande qui travaille en continu, rapidement et de façon précise, que l'on peut réaliser aussi bien sous forme d'un amortisseur d'oscillations à tube unique que sous forme d'un amortisseur d'oscillations à deux tubes, et que l'on peut fabriquer de façon économique avec peu de complexité technique, l'amortisseur d'oscillations satisfaisant toutes les exigences vis-à-vis du comportement de réponse et du comportement temporel, et les énergies (électriques) nécessaires à sa commande devant rester faibles. Pour atteindre cet objectif, on prévoit conformément à l'invention que le corps de soupape soit sollicité dans une direction par une commande pilote et qu'un élément de soupape axialement mobile soit agencé pour positionner le corps de soupape dans cette direction, ledit élément sollicitant en pression le corps de soupape sur son côté arrière depuis une chambre de travail via une liaison d'écoulement présentant un io étranglement primaire, et que le corps de soupape soit directement attaqué dans l'autre direction, le corps de soupape étant sollicité en pression par le liquide d'amortissement de la chambre de travail correspondante. L'avantage dans cette réalisation, c'est que l'on peut renoncer à utiliser des clapets anti-retour, sans que la soupape d'amortissement présente l'inconvénient de forces d'entraînement inadmissiblement élevées dans la direction de travail avec des forces d'amortissement élevées. Selon un aspect essentiel, on prévoit que la commande pilote soit efficace dans l'étage de traction et/ou que le corps de soupape soit attaqué directement dans l'étage de compression. Selon un autre développement, on prévoit d'agencer sur le côté arrière du corps de soupape un élément de soupape axialement mobile par rapport au corps de soupape, pour positionner le corps de soupape dans l'étage de traction, ledit élément de soupape étant susceptible d'être sollicité en pression depuis une chambre de travail via une liaison d'écoulement comportant un étranglement primaire. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la chambre d'actionneur associée à l'élément de soupape est reliée via un canal à une chambre de travail. Selon un aspect essentiel, on prévoit que le corps de soupape soit sollicité en direction de traction par la surface annulaire dans l'une des directions et par l'autre surface annulaire de la surface dans la direction opposée. Un autre développement prévoit d'associer au corps de soupape et à l'élément de soupape une autre soupape. Dans ce cas, l'avantage est que la soupape comporte un siège de soupape pour le corps de soupape et possède sur le côté opposé au siège de soupape un cône qui coopère avec un siège de soupape du corps de soupape, et que le cône comporte sur le côté frontal opposé au siège de soupape une arête de commande coopérant avec le corps de soupape. Selon un mode de réalisation avantageux, on prévoit que le cône sur la soupape assure une différence entre les surfaces sollicitées en pression, de sorte que les diamètres différents de l'arête de commande et du siège de soupape comportent différentes surfaces de sollicitation dans l'étage de traction et de compression. Un autre développement prévoit d'associer au corps de soupape une soupape supplémentaire agencée parallèlement dans une direction. L'avantage en est que cette soupape supplémentaire sert à faire varier le tracé des forces dans l'étage de traction et de compression. Elle effectue une obturation dans l'une des directions de passage, tandis qu'elle effectue une libération dans l'autre direction de passage. De plus, un avantage est qu'une section d'étranglement constante est associée à la soupape supplémentaire. On peut en outre prévoir que la soupape supplémentaire et la section d'étranglement soient agencées dans le corps de soupape. Un autre mode de réalisation prévoit que le corps de soupape soit reçu de façon axialement mobile dans une chambre d'actionneur, et que la région supérieure de la chambre d'actionneur soit reliée via une liaison d'écoulement à l'une des chambres de travail. L'avantage est ici que l'on peut étrangler l'élément d'entraînement par le fait que la liaison 2765930 d'écoulement comporte un rétrécissement de la section faisant office d'étranglement. Selon un développement avantageux, on prévoit un étranglement entre la région inférieure et la région supérieure de la chambre d'actionneur. Selon un autre aspect essentiel, on prévoit que l'élément de soupape axialement mobile soit sollicité par un élément d'entraînement. Dans ce cas, l'avantage est qu'une pièce élastique est agencée entre l'élément de soupape et l'élément d'entraînement et/ou qu'un composant est associé à l'élément de soupape pour assurer une mobilité à la Cardan, dont la surface d'appui permet une mobilité par rapport à la surface de contact de l'élément de soupape. On obtient une autre variation des courbes caractéristiques d'amortissement en prévoyant une soupape supplémentaire en avant du corps de soupape en direction du pilotage direct. Des exemples de réalisation préférés de l'invention sont illustrés schématiquement dans les dessins. Les figures montrent: figure 1 un amortisseur d'oscillations illustré en coupe dans son ensemble; figure 2 une vue d'un amortisseur d'oscillations en coupe dans la région du piston d'amortissement; figure 3 une vue en coupe partielle en détail du piston d'amortissement illustré dans la figure 2, comportant une soupape supplémentaire; et figure 4 un corps de soupape en détail en correspondance de la soupape d'amortissement illustrée dans la figure 2. La figure 1 illustre en perspective ou partiellement en coupe un amortisseur d'oscillations 19 qui est constitué sensiblement par le cylindre 9, par le piston d'amortissement 6 ainsi que par la tige de piston 25. Le piston d'amortissement 6 subdivise le cylindre de travail 9 en la chambre de travail inférieure 7 et en la chambre de travail 6 2765930 supérieure 8. Le piston d'amortissement 6 est ici pourvu d'une soupape d'amortissement 40 qui est illustrée en détail dans les figures 2 à 4. Pour fixer l'amortisseur d'oscillations 19 sur le train de roulement ou sur la carrosserie, on a prévu les éléments de fixation 32. La figure 2 montre en détail et en coupe un piston d'amortissement 6 conjointement avec un cylindre 9. Le piston d'amortissement 6 est pourvu d'une soupape d'amortissement 40, un boitier 5 étant interposé entre le piston 6 et la tige de piston 25. Dans ce boîtier 5 sont logés un actionneur 33, un boîtier de soupape 1 conjointement avec un élément d'entraînement 2 ainsi qu'un corps de soupape 10. L'élément d'entraînement 2 est en liaison avec un élément de soupape 3 ainsi qu'avec un élément élastique 4 et il forme une commande pilote par rapport au corps de soupape 10. A cet effet, le corps de soupape 10 est réalisé avec un siège de soupape 35 par rapport à l'élément de soupape 3. Le siège de soupape 35 sépare ici la chambre d'actionneur 37 vis-à- vis du canal d'étranglement 11 ou de la chambre primaire 20. Le corps de soupape est pourvu d'une arête de commande 15 par rapport à la chambre de travail inférieure 7, et sur cette arête de commande 15 s'écoule le courant principal du fluide d'amortissement entre les chambres de travail 7 et 8. Le corps de soupape 10 est directement piloté depuis la chambre de travail 7 en ayant recours à la chambre de fond 16. Il en résulte donc une commande pilote pour la soupape d'amortissement 40 dans l'étage de traction par l'élément de soupape 3, et un pilotage direct du corps de soupape 10 dans l'étage de compression depuis la chambre de travail inférieure 7. En direction de compression, la soupape d'amortissement 40 travaille donc comme soupape commandée directement, par le fait que le corps de soupape 10 est déplacé par la pression du fluide d'amortissement sur la surface annulaire 23 contre l'élément élastique 4. Dans ce cas, l'élément de soupape 3 fait office de clapet anti-retour, car il est alimenté en fluide d'amortissement par le canal 26 et il obture le canal d'étranglement 11 ou le canal 28 pour le fluide d'amortissement qui 7 2765930 s'écoule, tandis que la charge primaire de l'élément élastique 4 peut être commandée via l'actionneur 33. Dans la direction de traction, la soupape d'amortissement 40 travaille comme soupape pilote, par le fait que l'élément de soupape 3 est sollicité par le fluide d'amortissement qui s'écoule à travers le canal 28 et le canal d'étranglement 11. La pression qui se développe dans la chambre primaire 20 est transmise via le canal 27 à la chambre de commande 14, de sorte que le corps de soupape 10 est maintenu en équilibre, par le fait que la pression d'amortissement agit sur la surface annulaire 29 et que la pression de commande agit en sens opposé sur la surface annulaire 30 et sur la surface de sollicitation 24. Dans ce cas, la course d'ouverture du corps de soupape 10 est déterminée par la pression de commande sur l'élément de soupape 3 à l'encontre du ressort 4 dont la charge primaire peut être modifiée à son tour par l'actionneur 33. L'élément d'entraînement est axialement mobile dans la chambre d'actionneur 37, tandis que la région, arrière par rapport à l'élément de soupape 3, de l'élément d'entraînement 2 est agencée dans la région supérieure 37b de la chambre d'actionneur 37. Pour évacuer le fluide d'amortissement, la région supérieure 37b de la chambre d'actionneur 37 est pourvue d'une liaison d'écoulement 38 qui relie la région 37b à la chambre de travail supérieure 8, de sorte que lors d'un déplacement axial de l'élément d'entraînement 2, le fluide d'amortissement peut parvenir sans pression dans la chambre de travail supérieure 8. Pour obtenir un amortissement correspondant de l'élément d'entraînement 2, on peut introduire en supplément un rétrécissement de section 39 dans la liaison d'écoulement 38, de sorte que le fluide d'amortissement est étranglé et que l'élément d'entraînement 2 est susceptible d'être amorti en correspondance vis-à-vis de ses déplacements axiaux. On peut associer à l'élément de soupape 3 une certaine liberté de mobilité à la Cardan ou angulaire par rapport à l'élément d'entraînement 2, par le fait que la surface d'appui 47 du composant 46 forme conjointement avec la surface de contact 48 de l'élément de 8 2765930 soupape 3 une liaison mobile à la Cardan. Une liaison élastique en supplément est possible lorsque l'on prévoit une pièce élastique 45 pour la liaison mécanique de l'élément d'entraînement 2 avec l'élément de soupape 3. On peut encore voir dans la figure 2 que le canal 28 est pourvu d'un canal d'entrée rétréci 31 et qu'il est pourvu d'une chambre annulaire 17 sur le côté orienté vers le boîtier 5, qui forme ici un siège de soupape 12. Le corps de soupape 10 est guidé par rapport au piston d'amortissement 6 par un diamètre d'étanchement intérieur 21 et par un diamètre d'étanchement extérieur 22. Dans le mode de réalisation d'un piston d'amortissement 6 illustré dans la figure 3, la soupape d'amortissement 40 comporte un élément de soupape supplémentaire 41. Le corps de soupape 10 est ici subdivisé en deux parties et il possède deux sièges de soupape individuels 12 et 13. Dans l'étage de compression, selon la figure 3, l'élément de soupape 41 est posé contre le siège de soupape 12 par la pression du fluide d'amortissement, tandis que le corps de soupape 10 est déplacé en direction d'ouverture. La section transversale nécessaire pour l'étranglement du fluide d'amortissement est libérée entre l'arête de commande 42 et le côté frontal 43 du corps de soupape 10. Dans l'étage de traction, l'élément de soupape 41 subit une force de pressage en direction du corps de soupape 10, de sorte que la section transversale nécessaire pour étrangler le fluide d'amortissement est libérée entre le cône 44 et le siège de soupape 12. Grâce à l'utilisation de l'élément de soupape supplémentaire 41, il est donc possible de réaliser indépendamment aussi bien les surfaces de sollicitation que les sections d'étranglement pour l'étage de traction et l'étage de compression, et d'améliorer ainsi davantage les possibilités de la réalisation des courbes caractéristiques dans l'étage de traction et de compression de l'amortisseur. 9 2765930 De plus, selon la figure 3, on a prévu une soupape supplémentaire 34 dont la résistance d'étranglement, réglée de façon fixe, est prévue parallèlement à la résistance de la soupape d'amortissement 40, de sorte que l'on peut ainsi effectuer de façon particulière une adaptation fine du tracé de la force d'amortissement. On peut associer sans problème à cette soupape supplémentaire 34 une section d'étranglement constante 36 qui coopère avec la soupape supplémentaire 34 faisant office de clapet anti-retour. La section d'étranglement 36 permet un réglage indépendant de l'application de force dans l'étage de traction et de compression. La figure 4 illustre un autre mode de réalisation de la soupape supplémentaire 34 et de la section d'étranglement 36 sous forme d'une unité structurelle compacte. On peut agencer sans problème les éléments à l'intérieur du corps de soupape 10. 2765930 Liste des références 1 boîtier de soupape 2 élément d'entraînement 3 élément de soupape 4 élément élastique boîtier 6 piston d'amortissement 7 chambre de travail inférieure 8 chambre de travail supérieure 9 cylindre corps de soupape 11 canal d'étranglement 12 siège de soupape 13 siège de soupape 14 chambre de commande arête de commande 16 chambre de fond 17 chambre annulaire 18 surface de sollicitation 19 amortisseur d'oscillations chambre primaire 21 diamètre d'étanchement 22 diamètre d'étanchement 23 surface annulaire 24 surface de sollicitation tige de piston 26 canal 27 canal 28 canal 11 2765930 29 surface annulaire surface annulaire 31 canal d'entrée rétréci 32 éléments de fixation 33 actionneur 34 soupape supplémentaire siège de soupape 36 section d'étranglement constante 37 chambre d'actionneur 38 liaison d'écoulement 39 rétrécissement de section soupape d'amortissement 41 soupape 42 arête de commande 43 surface frontale 44 cône pièce élastique 46 composant 47 surface d'appui 48 surface de contact 49 soupape supplémentaire étranglement 12 2765930 Revendications 1. Amortisseur d'oscillations réglable (19) pour des véhicules automobiles, comportant un cylindre (9) contenant du liquide d'amortissement, une tige de piston (25) qui plonge avec étanchéité dans celui-ci et qui est agencée axialement mobile et un piston d'amortissement (6) fixé sur celle-ci, lequel subdivise le cylindre (9) en deux chambres de travail (7, 8), et comportant une soupape d'amortissement (40) qui est pourvue d'un siège de soupape (12, 13, 35) et qui commande la section transversale efficace d'un canal d'amortissement (26, 27, 28) de l'étage principal via un corps de soupape (10) axialement mobile, caractérisé en ce que le corps de soupape (10) est sollicité dans une direction par une commande pilote, en ce qu'un élément de soupape (3) axialement mobile est agencé pour positionner le corps de soupape (10) dans cette direction et sollicite en pression le corps de soupape (10) sur son côté arrière depuis une chambre de travail (7, 8) via une liaison d'écoulement (38) présentant un étranglement primaire (31), et en ce que le corps de soupape (10) est directement piloté dans l'autre direction, le corps de soupape (10) étant sollicité en pression par le liquide d'amortissement de la chambre de travail correspondante (7, 8). 2. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande pilote agit dans l'étage de traction. 3. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de soupape (10) est directement piloté dans l'étage de compression. 4. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour positionner le corps de soupape (10) dans l'étage de traction, il est prévu sur le côté arrière du corps de soupape (10) un élément de soupape (3) axialement mobile par rapport au corps de soupape (10), qui est susceptible d'être sollicité en pression depuis une chambre de travail (8) via une liaison d'écoulement comportant un étranglement primaire (31). 13 2765930 5. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre d'actionneur (37) associée à l'élément de soupape (3) est reliée via un canal (26) à une chambre de travail (7). 6. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps de soupape (10) est sollicité en direction de traction par la surface annulaire (29) dans l'une des directions, et par l'autre surface annulaire (30) et la surface (24) dans la direction opposée. 7. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une autre soupape (41) est associée au corps de soupape (10) et à l'élément de soupape (3). 8. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 7, caractérisé en ce que la soupape (41) comporte un siège de soupape (13) pour le corps de soupape (10a) et possède sur le côté opposé au siège de soupape (13) un cône (44) qui coopère avec un siège de soupape (12) du corps de soupape (0lob). 9. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 8, caractérisé en ce que le cône (44) comporte sur le côté frontal opposé au siège de soupape (12) une arête de commande (42) coopérant avec le corps de soupape (lob). 10. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 8, caractérisé en ce que le cône (44) sur la soupape (41) assure une différence entre les surfaces sollicitées en pression, de sorte que les diamètres différents de l'arête de commande (42) et du siège de soupape (12) comportent des surfaces de sollicitation différentes dans l'étage de traction et de compression. 14 2765930 11. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu une soupape supplémentaire (34) parallèlement au corps de soupape (10) dans une direction. 12. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une section d'étranglement constante (36) est associée à la soupape supplémentaire (34). 13. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 12, caractérisé en io ce que la soupape supplémentaire (34) et la section d'étranglement (36) sont agencées dans le corps de soupape (10). 14. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de soupape (10) est reçu de façon axialement mobile dans une chambre d'actionneur (37), la région supérieure (37b) de la chambre d'actionneur (37) étant reliée via une liaison d'écoulement (38) à l'une des chambres de travail (7 ou 8). 15. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un étranglement (50) est agencé entre la région inférieure (37a) et la région supérieure (37b) de la chambre d'actionneur (37). 16. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 13, caractérisé en ce que la liaison d'écoulement (38) comporte un rétrécissement de section (39) en tant qu'étranglement. 17. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de soupape axialement mobile (3) est sollicité par un élément d'entraînement (2). 18. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'une pièce élastique (45) est agencée entre l'élément de soupape (3) et l'élément d'entraînement (2). 2765930 19. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'un composant (46) est associé à l'élément de soupape (3) pour assurer une mobilité à la Cardan, dont la surface d'appui (47) permet une mobilité par rapport à la surface de contact (48) de l'élément de soupape (3). 20. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu en avant du corps de soupape (10) en direction du pilotage direct une soupape supplémentaire (49).