Brevet FR2762655A1 — publié le 19981030

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, le dispositif de laminage comportant des moyens de variation en continu des caractéristiques d'amortissement. Un agencement de ce type est déja connu par la demande de brevet français No 9505084 appartenant aux demanderesses. Dans cet agencement, les moyens de variation en continu des caractéristiques d'amortissement comprennent au moins une plaque 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, formés par des électro-aimants. Cet agencement connu présente encore quelques inconvénients. En effet, c'est la totalité du débit de fluide qui passe à travers l'orifice de laminage, ce qui nécessite des efforts relativement importants sur le clapet et donc des électro-aimants de relativement grandes dimensions. De ce fait, l'agencement n'est pas miniaturisable, ce qui rend son installation difficile sur un véhicule automobile, notamment à l'intérieur d'une jambe de suspension, par exemple les jambes de suspension utilisées dans les suspensions du type Mac Pherson. La présente invention a pour but de proposer un agencement qui ne présente pas les inconvénients sus- mentionnés et est miniaturisable. Pour atteindre ce but, l'agencement selon l'invention est caractérisé en ce que le dispositif de laminage comprend, d'une part, un étage pilote comprenant les moyens de variation en continu des caractéristiques d'amortissement et à travers lequel est laminée une partie du débit de fluide et, d'autre part, un étage de puissance à travers lequel est laminée l'autre partie du débit de fluide. Selon une caractéristique de l'invention, l'étage pilote comprend un corps creux, un tiroir creux mobile à l'intérieur du corps et parcouru axialement par la première partie de fluide, un dispositif formant clapet de fermeture et d'ouverture d'un orifice d'un canal d'écoulement de la première partie de fluide ainsi qu'un électro-aimant de commande de l'ouverture du dispositif formant clapet. Selon une autre caractéristique de l'invention, le corps creux et le tiroir constituent également l'étage de puissance et comprennent des arêtes permettant le laminage entre elles de l'autre partie de fluide en fonction du déplacement du tiroir dans le corps creux. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - La figure 1 est une vue en perspective d'un agencement d'amortissement selon l'invention, pourvu de deux modules de laminage A et B; - La figure 2 est une vue en coupe le long de la ligne II-II de la figure 1; - La figure 3 est une vue en coupe le long de la ligne III-III de la figure 1; - La figure 4 est une vue à plus grande échelle du détail entouré en IV sur la figure 3; - Les figures 5 et 6 sont des vues schématiques des éléments de clapet indiqués respectivement en V et VI sur la figure 2; - Les figures 7A à 7C sont des vues schématiques latérales et de dessus respectivement, de l'élément indiqué en VII de la figure 2; - La figure 8 est un graphe illustrant le fonctionnement de l'agencement d'amortissement selon la présente invention; - La figure 9 illustre, de façon schématique, l'application de l'agencement d'amortissement selon l'invention à une suspension d'une roue de véhicule automobile; - La figure 10 montre, de façon schématique, par une vue en coupe, l'implantation d'un agencement d'amortissement selon l'invention dans le tube d'un amortisseur, et - La figure 11 est une vue à plus grande échelle du détail de la figure 10, indiqué en XI. La figure 1 est une vue en perspective d'un agencement AB 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. Cet agencement comprend deux modules d'amortissement A et B qui sont montés tête-bêche. Les deux modules présentent la même structure. Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe illustrant la structure du module A. Conformément à ces figures, le module d'amortissement par laminage A comprend un corps creux 1 dans lequel coulisse un tiroir 2 et qui est pourvu à une extrémité d'un couvercle 3 comprenant un orifice 4 par lequel une partie du débit du fluide à laminer, indiquée par la flèche Fl, s'écoule, et d'une plaque 6 appliquée à l'autre extrémité du corps. Cette plaque comprend un orifice central 7 et une base 8 au niveau de laquelle l'orifice 7 peut être obturé par un ensemble formant clapet 10. Le module A comprend en outre un dispositif d'électro-aimant formé par une carcasse 11 et un bobinage 12. L'électro-aimant du module A est isolé de celui du module B par une plaque isolante 13. Cette dernière et l'électro-aimant comportent un canal axial 14 qui communique avec l'orifice 7 de la plaque 6. La plaque isolante 13 comporte encore, du côté de la carcasse 11, des rainures radiales 15 ouvertes vers l'extérieur et vers le canal 14. On constate en outre, notamment sur la figure 1, que le corps 1 comprend quatre paires d'orifices latéraux 16, 17. Les quatre paires sont disposées de façon angulairement équidistante autour de la périphérie du corps 1. La face extérieure de ce dernier comporte quatre méplats axiaux 19 dont chacun comporte une paire d'orifices 16 et 17 séparés par une nervure 20 qui fait saillie radialement et est formée par la périphérie du profil circulaire initial du corps 1. Les orifices latéraux 16 et 17 communiquent respectivement avec des chambres annulaires 22, 23 pratiquées dans la face interne du corps 1. Ces deux chambres annulaires sont séparées par une partie de paroi annulaire 24. Comme le montrent clairement les figures 2 et 3, le tiroir 2 qui est réalisé sous forme d'une pièce creuse, axialement mobile à l'intérieur du corps 1, comprend, dans sa face périphérique extérieure une rainure périphérique 26 et une gorge annulaire profonde 27. On constate que, dans la position axiale de repos du tiroir 8, qui est la position représentée aux figures 2 et 3, la rainure 26 et la gorge 27 du tiroir communiquent respectivement avec les chambres annulaires 22 et 23 du corps 1. Dans cette position, la portion en forme de nervure 24 qui sépare les deux chambres annulaires 22 et 23 du corps 1 est appliquée par sa face interne périphérique contre la portion périphérique 28 du tiroir, qui sépare la rainure 26 et la gorge 27 de ce dernier. Par contre, comme le montre la figure 4, lorsque le tiroir 2 se déplace en direction de la plaque 6, la nervure de séparation 24 du corps 1 se trouve en face de la rainure annulaire 26 du tiroir 2 si bien que les chambres annulaires 22 et 23 du corps 1, et ainsi les orifices latéraux 16 et 17 de ce dernier, communiquent à travers la rainure 26 du tiroir. On constate, d'autre part, que le tiroir 2 comprend un certain nombre de canaux axiaux 30 qui débouchent à une extrémité dans la gorge profonde annulaire 27 et, par leur autre extrémité, dans une rainure annulaire 31 pratiquée dans la face frontale supérieure libre du tiroir. Cette surface frontale porte un embout cylindrique 33 qui s'engage dans une cavité 34 de forme complémentaire pratiquée dans le couvercle 3. L'embout 33 est fermé mais est percé par un trou axial central 36 de sorte que l'espace interne indiqué en 37 du tiroir 2 soit en communication avec l'orifice d'arrivée 4 du couvercle. Le couvercle comprend encore des canaux axiaux 38 qui communiquent avec la rainure 31 du tiroir 2 et sont ouvertes vers l'extérieur du côté de la face frontale libre du couvercle. Cette face est recouverte d'une plaque 40 constituant un clapet anti-retour qui présente un orifice central d'arrivée de fluide 41. La figure 7 montre deux modes de fixation de cette plaque sur le couvercle. Sur la figure 7A, la plaque est fixée, par exemple par des rivets, sur le couvercle au niveau de l'orifice 41, tandis que, sur la figure 7B, la plaque est solidarisée avec le couvercle, par exemple par encastrement au niveau de son bord extérieur. Comme il ressort des figures, du fait que la plaque est très mince et présente par exemple une épaisseur de l'ordre de 0,1 mm, elle peut se soulever soit au niveau de son bord extérieur, soit au centre, sous l'effet du fluide s'écoulant à travers les canaux 30 du tiroir et 38 du couvercle. La figure 7C montre une configuration de la plaque 40, qui comporte des fentes radiales 42 entre deux ouvertures voisines de canaux 38. Les fentes partent de l'orifice 41. Les portions de la plaque délimitées par les fentes constituent des languettes flexibles qui recouvrent les ouvertures des canaux 38. Il est encore à noter que le module d'amortissement comprend un ressort de rappel 43 destiné à repousser le tiroir 2 dans sa position de repos. Le ressort est interposé entre la paroi frontale interne 49 de l'embout 33 du tiroir et la plaque 6. Bien entendu, on pourrait aussi utiliser un ressort ou une pièce élastique interposé entre la plaque 6 et la face inférieure 46 du tiroir 2. Concernant le dispositif formant clapet 10, il se compose d'un empilage de plaques 45 configurées de la manière représentée sur la figure 5 et d'une plaque supérieure 46 représentée schématiquement sur la figure 6. Chaque plaque 45 comporte un évidement central 47 et un certain nombre de fentes radiales 48 s'étendant à partir de l'évidement 47 en direction des bords de la plaque pour conférer à celle-ci la souplesse souhaitée. La plaque 46 présente une forme sensiblement annulaire, avec cependant une portion centrale restante 50 reliée au bord de la plaque par une barrette de liaison 51. La portion centrale est dimensionnée de façon à constituer un élément de clapet susceptible de s'appliquer contre la base 8 de la plaque 6. Le module A qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante. Une partie du fluide à laminer, indiquée par la flèche F1, s'écoule à travers l'orifice d'arrivée 4 du module, l'espace interne 37 du tiroir 2, le passage central 7 de la plaque 6 et le canal 14, en étant laminée sous l'effet de l'ensemble formant clapet de laminage 10 à la sortie de la plaque 6. L'électro-aimant 12 permet de faire varier, pour un même débit, la pression générée en amont de l'orifice d'arrivée 4. En effet, le tiroir 2 est soumis, entre sa face frontale amont 45 et ses faces frontales aval 46 et 49, à une différence de pression, donc à une force qui provoque son déplacement en direction de la plaque 6. Le déplacement du tiroir peut être modulé par l'attraction plus ou moins grande exerçée sur l'empilage des plaques 45 et 46 du dispositif formant clapet 10 par l'électro-aimant 12. Ainsi, ce déplacement est contrôlé par la tension ou le courant de commande appliqué à l'électro-aimant. Dans le cas d'une surpression, l'embout 33, en se dégageant de la cavité 45, libère un passage entre l'ouverture d'arrivée 4 et les orifices de sortie 17. En plus de ce débit de fluide primaire F1 qui passe par l'orifice d'arrivée 4 du module de laminage et le tiroir 2 en déterminant la position axiale de ce dernier, une seconde partie F2 du fluide à laminer entre par les orifices latéraux 16 du module dans l'espace formé par les chambres 22 et 26 du corps 1 et du tiroir 2 et est laminée entre les arêtes correspondantes du tiroir et du corps pour passer dans la chambre 23 et ressortir par les orifices latéraux 17, comme cela ressort des figures 2, 3 et 4. Dans l'agencement selon la figure 1 qui comporte les deux modules A et B de structure identique, mais montés tête- bêche, la partie de fluide F1 qui s'écoule à travers le tiroir 2 et le dispositif formant clapet 10 quitte ce module en passant à travers les rainures radiales 15. Ce fluide est alors amené à s'écouler le long du module inférieur B et pénètre dans celui-ci à travers les orifices 17. Il s'écoule ensuite à travers les canaux axiaux 30 du tiroir et les canaux 38 du couvercle 3 vers l'extérieur en soulevant la plaque 40 pour sortir soit au centre, soit à la périphérie de cette plaque, conformément aux deux possibilités représentées sur la figure 7. Quant à la deuxième partie de fluide F2 qui est entrée dans le module par les orifices latéraux 16 et sorties de celui-ci par les orifices 17, elle s'écoule le long de la face périphérique des modules A et B et rentre dans ce dernier par les orifices latéraux 17 pour ressortir au niveau de la plaque 40 qui se soulève, de la manière indiquée plus haut. Il est à noter que dans le cas o le débit du fluide est nul, le tiroir 2 est maintenu en butée contre le couvercle 3 par le ressort 43. Cet arrangement permet de faire fonctionner les deux modules de laminage dans un seul sens. La commande des courants électriques dans les bobines 12 permet de contrôler dans chaque cas la perte de charge en fonction du débit. La figure 8 donne les courbes et caractéristiques du fonctionnement en illustrant la relation entre la pression P et le débit D de laminage pour un courant I = 0 et un courant maximal Imax. Le module peut répondre jusqu'à une fréquence élevée, par exemple de l'ordre de 100 hertz. Un calculateur électronique peut alors commander de façon continue les courants d'excitation de l'électro-aimant 12 et ainsi procurer un amortissement continument variable. La figure 9 illustre, à titre d'exemple, l'utilisation d'un agencement selon l'invention pour l'amortissement d'une suspension automobile. Les références 54 et 55 représentent respectivement les masses suspendues, c'est-à-dire la masse de la caisse du véhicule, et les masses non suspendues, c'est-à-dire la masse des roues et d'une partie de l'essieu. L'élément 56 symbolise les pneumatiques interposés entre la masse 55 et le sol 57. Le système de suspension, composé d'un ressort 58 et d'un système de déplacement de liquide 59 dont le piston est indiqué en 60 est interposé entre la masse suspendue 54 et la masse non suspendue 55. L'agencement d'amortissement AB selon l'invention est représenté sur la figure 9 à l'extérieur du système de déplacement de liquide 59. Mais il pourrait aussi être intégré au piston 60 de la manière représentée sur la figure 10. Les figures 10 et 11 illustrent, à titre d'exemple, l'implantation de l'agencement d'amortissement AB selon la figure 1 dans le piston 60 mobile à l'intérieur du tube 66. Comme l'illustre la figure 11, pour que la plaque 40 puisse découvrir les canaux axiaux 38, elle est mobile en translation entre le couvercle 3 et une butée 68 du piston, à l'encontre d'une rondelle de rappel 69 interposée entre la butée 68 et la plaque. Bien entendu, la plaque pourrait être montée d'une autre manière, par exemple de la manière illustrée aux figures 7A et 7B. Un capteur de déplacement symbolisé en 62 (figure 9) mesure le déplacement relatif entre la roue et la caisse et envoie l'information mesurée au calculateur indiqué en 63 qui en déduit la valeur de l'effort d'amortissement optimal à appliquer aux masses 54 et 55, par l'intermédiaire de l'agencement d'amortissement AB. Cette valeur est calculée de manière à permettre de filtrer au mieux les efforts transmis à la caisse tout en assurant une force de contact du pneumatique avec le sol qui soit maximale pour assurer la tenue de route du véhicule. Le calcul de l'effort d'amortissement appliqué peut être réalisé suivant une loi CRONE (Commande Robuste d'Ordre Non Entier), selon laquelle l'effort est soit nul, soit proportionnel à une dérivée non entière du déplacement relatif entre la caisse et la roue. Une telle loi est décrite dans le brevet français N 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 un effort d'amortissement. 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, le dispositif de laminage comportant des moyens de variation en continu des caractéristiques d'amortissement, caractérisé en ce que le dispositif de laminage (AB) comprend, d'une part, un étage pilote comprenant les moyens de variation en continu (10, 12) des caractéristiques d'amortissement et à travers lequel est laminée une partie (F1) du débit de fluide et, d'autre part, un étage de puissance à travers lequel est laminée l'autre partie (F2) du débit de fluide. 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étage pilote comprend un corps creux (1), un tiroir creux (2) mobile à l'intérieur du corps (1) et parcouru axialement par la première partie de fluide (F1), un dispositif formant clapet (10) de fermeture et d'ouverture d'un orifice (8) d'un canal (7) d'écoulement de la première partie de fluide (F1) ainsi qu'un électro-aimant (12) de commande de l'ouverture du dispositif formant clapet (10). 3. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps creux (1) et le tiroir (2) constituent également l'étage de puissance et comprennent des arêtes permettant le laminage entre elles de l'autre partie de fluide (F2) en fonction du déplacement du tiroir (2) dans le , corps creux (1). 4. Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps creux (1) comprend des orifices latéraux (16, 17) traversant la paroi du corps et, pratiquées dans la paroi interne de celui-ci, des chambres annulaires (22, 23) séparées et susceptibles d'être mises en communication par une chambre (26) pratiquée dans la paroi périphérique extérieure du tiroir (2), en fonction de la position axiale de ce dernier. 5. Agencement selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de rappel (43) du tiroir (2) dans sa position de repos interdisant le passage du fluide à travers l'étage de puissance. 6. Agencement selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le dispositif formant clapet (10) comprend un empilement constitué d'une plaque (46) pourvue de moyens d'obturation élastique (50) de l'orifice (8) du canal d'écoulement (7) et d'une pluralité de plaques souples (45) dont le nombre varie en fonction de la souplesse souhaitée et qui comportent un canal de passage (47, 48), les plaques (45, 46) étant montées fixes à leur périphérie. 7. Agencement selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (33) pour libérer, en cas de surpression, un passage pour la première partie de fluide (F1) entre l'ouverture d'arrivée (4) et les ouvertures latérales de sortie (17). 8. Agencement selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tiroir (2) comprend une partie (33) d'obturation du passage vers les orifices de sortie (17), par engagement dans une cavité en communication avec l'orifice d'arrivée (4), l'engagement prenant fin lorsque le tiroir (2) s'est déplacé axialement au delà d'une distance prédéterminée. 9. Agencement selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le tiroir (2) et le couvercle (3) du corps (1) sont percés par des canaux axiaux (30, 38) débouchant à une extrémité sur la face frontale d'arrivée et à l'autre extrémité dans les orifices latéraux de sortie (17), les sorties des canaux (30, 38) sur la face d'arrivée étant recouvertes d'un organe formant clapet anti-retour (40). 10. Agencement selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce qu'un module de laminage comprend, en aval du dispositif formant clapet (10), des canaux radiaux (15) s'ouvrant, à une extrémité, vers l'extérieur dans la face périphérique du module et, à leur autre extrémité, dans l'espace interne (14) du module. 11. Agencement selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend deux modules de laminage (A, B) montés tête-bêche dans un tube, et en ce que la première partie de fluide (F1) reçue à travers l'orifice d'entrée (4) d'un module (A,B) quitte ce module à travers les canaux radiaux (15), s'écoule le long de la périphérie de l'autre module (B, A), rentre dans celui-ci par les orifices latéraux de sortie (17) pour ressortir de ce module par les canaux axiaux (30, 38) en repoussant l'organe anti-retour (40), et en ce que la deuxième partie de fluide (F2) entrée dans le module (A,B) par les orifices latéraux d'entrée (16) et sortie par les orifices latéraux de sortie (17), rentre également par les orifices latéraux de sortie (17) de l'autre module (B, A) pour ressortir à travers les canaux (30, 38) sur la face d'arrivée de l'autre module (B,A). 12. Agencement selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'autre module (B,A) peut servir de module d'arrivée du fluide, le module (A,B) constituant alors le module de sortie du fluide. 13. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la force d'amortissement est déterminée selon une loi du type CRONE. 14. Système de suspension, notamment de véhicule automobile, du type à ressorts (58) et à système de déplacement de liquide (59), avantageusement à piston (60), monté entre la caisse (54) du véhicule et le support (55) formés par la roue et une partie de l'essieu, caractérisé en ce qu'un agencement d'amortissement selon l'une des revendications 1 à 13 est associé au système de déplacement de liquide (59). 15. Système de suspension selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'agencement d'amortissement (AB) est monté sur le système (59), le cas échéant, intégré au piston (60) de celui-ci.