Brevet FR2794827A1 — publié le 20001215

La présente invention concerne un amortisseur d'oscillations réglable qui comprend un corps de refoulement dans un cylindre, et dans lequel un fluide d'amortissement exerce une force d'amortissement au moyen d'une valve d'amortissement réglable, ladite valve d'amortissement réglable étant pilotée par une pression de commande d'un ressort à gaz, et dans lequel est prévu un agencement de sécurité qui, lorsque la pression de commande est réduite à cause d'un endommagement du ressort à gaz, met à disposition de l'amortisseur d'oscillations une force d'amortissement suffisamment élevée. Dans les amortisseurs d'oscillations réglables que l'on emploie conjointement avec des ressorts à gaz, on cherche à utiliser avec une tendance croissante la pression dans le ressort à gaz du véhicule comme signal de commande pour une valve d'amortissement réglable disposée sur ou dans l'amortisseur d'oscillations. L'avantage essentiel de cette valve d'amortissement commandée par la pression du gaz, c'est qu'il en résulte une structure simple et par conséquent aussi économique. En particulier dans le secteur des véhicules utilitaires on recherche des solutions simples et robustes étant donné que les composantes du train de roulement sont exposées à des charges très élevées lors de la circulation sur tout-terrain. En raison des charges élevées, il peut se produire que les ressorts à gaz perdent leur étanchéité en raison d'une fragilisation du soufflet du ressort à gaz. En outre, on doit compter avec l'éclatement d'un ressort à gaz. Pour le pilotage des ressorts à gaz, il est important de faire la différence pour savoir si une pression de commande réduite est due à un faible chargement du véhicule, ou à une perte d'étanchéité. Pour ce genre de défaillance des ressorts à gaz, le document DE 41 05 771 AI propose une solution dans laquelle on emploie une pression de commande pneumatique pour une valve d'amortissement réglable. On y utilise une valve d'amortissement relativement compliquée dans laquelle un piston de commande est attaqué sur un côté par une pression de commande et sur l'autre côté par une pression de référence. À titre de pression de référence on se sert de l'atmosphère. Dès que la pression de commande tombe au-dessous d'un certain niveau, la pression de référence repousse le piston de commande jusque dans une position de service à laquelle est associée une force d'amortissement plus élevée pour l'amortisseur d'oscillations. L'objectif de la présente invention, c'est de réaliser un amortisseur d'oscillations réglable qui soit capable de continuer à assurer une force d'amortissement suffisante lors de la disparition de la pression de commande. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par le fait qu'au moins deux ressorts à gaz sont reliés à l'agencement de sécurité, lequel est réalisé par un circuit pneumatique qui remplit la fonction d'une balance de pression entre les ressorts à gaz, celle-ci admettant librement dans le circuit pneumatique la pression de commande plus élevée dans un ressort pneumatique, et les amortisseurs d'oscillations réglables qui sont associés aux ressorts à gaz sont reliés par au moins un raccord de sortie de pression du circuit pneumatique et pilotés par la pression de commande la plus élevée des ressorts à gaz concernés. Le circuit pneumatique représente un comparateur. On part du principe qu'avec la pression de commande plus élevée on se trouve en tout cas du "bon" côté de la fonction du ressort à gaz sur le plan de la sécurité. Lorsque l'installation est intacte, on peut toujours produire une pression de commande plus élevée qu'avec un ressort à gaz défectueux. Par conséquent, on supprime par filtrage la pression de commande défectueuse. La variante la plus simple se distingue par le fait que le circuit pneumatique est constitué par une valve d'inversion qui présente des raccords vers les ressorts à gaz. On peut utiliser une valve d'inversion connue par elle-même. Dans ce cas, on obtient l'avantage de protéger deux ressorts à gaz au moyen d'une seule valve d'inversion. Il est possible de prévoir d'utiliser l'amortisseur d'oscillations dans un essieu de véhicule, et que les ressorts à gaz d'un essieu du véhicule soient reliés au circuit pneumatique. Avec cette conception, il est possible d'influencer de manière favorable et dans certaines limites le comportement de roulis d'un véhicule, étant donné que tous les amortisseurs d'oscillations d'un essieu du véhicule sont pilotés par la pression de commande plus élevée des ressorts à gaz qui se trouvent vers l'extérieur du virage. En variante, l'amortisseur d'oscillations peut être utilisé dans un véhicule qui présente plusieurs essieux à suspension pneumatique, et l'on relie les ressorts à gaz de différents essieux avec le circuit pneumatique. Il s'agit ici de la philosophie selon laquelle un ressort à gaz a éclaté en raison d'une charge excessive de l'essieu. Par conséquent, le ressort à gaz restant sur cet essieu reçoit une charge encore plus élevée, de sorte que la probabilité d'une nouvelle défaillance augmente. Cependant, si l'on utilise la pression de commande d'un ressort à gaz d'un autre essieu, la valve réglable de l'amortisseur d'oscillations peut alors continuer à fonctionner avec une plus grande sécurité. On a aussi la possibilité d'utiliser l'amortisseur d'oscillations dans un véhicule qui présente plusieurs essieux à suspension pneumatique, et de relier les ressorts à gaz d'un certain nombre d'essieux respectivement par essieu, et de relier lesdits ressorts à gaz de différents essieux avec le circuit pneumatique. Dans ce cas, les ressorts à gaz sont toujours comparés l'un à l'autre par paire, et le ressort à gaz qui est ici choisi est comparé avec un autre ressort à gaz également choisi. L'invention sera maintenant décrite plus en détail dans ce qui suit, en se référant aux figures ci-jointes, dans lesquelles: la figure 1 montre un amortisseur d'oscillations réglable, sous forme de composant séparé; la figure 2 montre une réalisation à titre d'exemple de la valve réglable sur l'amortisseur d'oscillations; la figure 3 montre un agencement de sécurité pour deux amortisseurs d'oscillations réglables; et la figure 4 montre un véhicule à plusieurs essieux à suspension pneumatique avec un agencement de sécurité pour toutes les valves réglables des amortisseurs d'oscillations. La figure 1 représente un amortisseur d'oscillations 1 avec un cylindre 3 dans lequel est agencée une tige de piston 5 en translation axiale. Vers le bas, le cylindre est refermé par un fond 7. La tige de piston 5 sort à l'extrémité supérieure du cylindre en traversant une unité de guidage et d'étanchéité 9. À l'intérieur du cylindre 3, un corps de refoulement sous la forme d'une unité de piston 11 qui présente un agencement de valve 13 est fixé sur la tige de piston 5. Au fond du cylindre 3 est prévu un agencement de valve inférieur 15. Le cylindre 3 est entouré par un tube réservoir 17. Entre le tube réservoir 17 et le cylindre 1 est défini un espace annulaire 19 qui représente une chambre d'égalisation. Le volume à l'intérieur du cylindre I est subdivisé par le piston 11 en une première chambre de travail 21a et une deuxième chambre de travail 21b. Les chambres de travail 21a et 21b sont remplies d'un fluide sous pression. La chambre d'égalisation 19 est remplie de liquide jusqu'au niveau 19a et de gaz au-dessus de ce niveau. À l'intérieur de la chambre d'égalisation 19, un tube intermédiaire 23 forme un premier trajet de conduite, à savoir un trajet partiel à haute pression 23a, ce tube communiquant avec la deuxième chambre de travail 21 b via un perçage 25 du cylindre I. Une valve 27 montée latéralement sur le tube réservoir 17 et réagissant en fonction de la pression est raccordée à ce trajet partiel à haute pression. Depuis cette valve, un deuxième trajet de conduite (non représenté), c'est-à- dire un trajet partiel à basse pression, mène jusqu'à la chambre d'égalisation 19. Lorsque la tige de piston 5 ressort vers le haut hors du cylindre 3, la chambre de travail supérieure 21lb devient plus petite. Dans cette chambre de travail supérieure 21b apparaît une surpression qui peut s'échapper via l'agencement de valve 13 dans le piston jusque dans la chambre de travail inférieure 21a aussi longtemps que la valve 27 qui réagit à la pression est fermée. Lorsque la valve 27 qui réagit à la pression est ouverte, du liquide s'écoule simultanément depuis la chambre de travail supérieure 2 lb jusque dans la chambre d'égalisation 19 via le trajet partiel à haute pression 23 et la valve 27 qui réagit en fonction de la pression. Lorsque la tige de piston 5 sort, la caractéristique d'amortissement de l'amortisseur d'oscillations dépend donc de ce que la valve 27 qui réagit à la pression est ouverte ou fermée. Lorsque la tige de piston 5 se rétracte dans le cylindre 3, il se forme alors une surpression dans la chambre de travail inférieure 21a. Le liquide peut alors passer de la chambre de travail inférieure 21a vers le haut jusque dans la chambre de travail supérieure 21b en traversant l'agencement de valve 13 dans le piston. Le liquide refoulé par l'augmentation du volume occupé par la tige de piston à l'intérieur du cylindre 3 est chassé jusque dans la chambre d'égalisation 19 à travers l'agencement de valve 15 inférieur. Étant donné que la résistance à l'écoulement de l'agencement de valve 13 dans le piston est inférieure à la résistance à l'écoulement de l'agencement de valve 15 inférieur, il se produit également une augmentation de pression dans la chambre de travail supérieure 21b. Cette pression croissante peut également s'écouler jusque dans la chambre d'égalisation 19 via le trajet partiel à haute pression 23a lorsque la valve 27 qui réagit à la pression est ouverte. Cela signifie que lorsque la tige de piston se rétracte, l'amortisseur d'oscillations présente alors une caractéristique plus douce lorsque la valve 27 qui réagit à la pression est ouverte, et une caractéristique plus dure lorsque la valve qui réagit à la pression est fermée, exactement comme lors du déploiement de la tige de piston. On doit constater que la direction d'écoulement à travers le trajet partiel à haute pression 23a du bypass est toujours la même que la tige de piston se déploie ou qu'elle se rétracte. La figure 2 montre un mode de réalisation de la valve 27 qui dépend de la pression à titre de composante individuelle. À l'intérieur d'un manchon tubulaire 29 agencé à l'extérieur sur le tube réservoir 17 est monté un insert 31 en forme de pot, qui présente un raccord 33 vers le trajet partiel à haute pression 23a de l'amortisseur d'oscillations (voir aussi la figure 1). Au fond de l'insert en forme de pot sont ménagées une surface de valve 35 et au moins une ouverture d'évacuation 37 vers la chambre d'égalisation 19. Dans cette position de fonctionnement, un obturateur de valve 39 est repoussé sur la surface de valve. L'obturateur est guidé radialement dans une ouverture à gradins centrale 41 d'un multiplicateur de pression 43, et un joint 39a sépare la face avant de l'obturateur vis-à- vis de la face arrière de l'obturateur. À l'obturateur de valve 39 se raccorde un prolongement 45 qui traverse totalement le multiplicateur de pression et qui se termine dans une ouverture de raccord de pression 47 dans un couvercle 49. L'ouverture de raccord de pression est reliée à un ressort à gaz non représenté (voir les figures 3 ou 4). La pression dans l'ouverture de raccord de pression, que l'on appellera pression de commande par la suite, agit sur le multiplicateur de pression 43, lequel est guidé en flottement axial dans l'insert 31 en forme de pot. Le multiplicateur de pression est formé par un disque qui porte un joint 51 sur son diamètre extérieur. À cet effet, le diamètre intérieur de l'insert en forme de tube est réalisé sous forme de surface de guidage 55 en partant du couvercle 49 jusqu'à une première surface d'appui 53. Un premier élément de ressort 59 est agencé radialement à l'extérieur sur la première surface d'appui 53 et sur un talon 57 du côté inférieur du multiplicateur de pression 43, cet élément de ressort étant de préférence constitué par des disques plans empilés. Un deuxième élément de ressort 61 est serré entre un autre talon 63 du multiplicateur de pression 43 et une deuxième surface d'appui 65. La deuxième surface d'appui 65 est réalisée sur une bague de serrage 67 dont le diamètre extérieur présente vis-à-vis de la surface de guidage 55 une dimension telle qu'il existe un ajustement serré entre ces surfaces. En partant du joint 51, la surface de guidage 55 forme avec la face supérieure du multiplicateur de pression 43 et avec le couvercle 49 une chambre de pression 69 dans laquelle règne une pression de commande. Depuis l'ouverture de raccord de pression 47, le fluide de commande ne parvient pas directement dans la chambre de commande, étant donné que le prolongement 45 est étanché sur le côté extérieur vis-à-vis de l'ouverture de raccord de pression 47. Le prolongement comporte un canal d'admission central 71 à étranglement, lequel s'étend approximativement jusqu'à l'obturateur de valve. Depuis cet emplacement, le fluide sous pression peut s'écouler à travers la fente étroite entre le multiplicateur de pression et le prolongement jusqu'à une liaison à pas de vis qui représente un dispositif de réglage 73. La liaison à pas de vis représente un prolongement du canal d'admission 71 à étranglement. Afin que le dispositif de réglage, c'est-à-dire la liaison à pas de vis, fonctionne sans jeu, on agence un ressort de précontrainte 75 entre le prolongement et la face supérieure du multiplicateur de pression, qui assure une telle précontrainte sur les deux composants précités de la liaison à pas de vis que ceux-ci sont toujours en engagement contre les mêmes flancs du pas de vis. Un disque d'appui 77 sert de butée pour le ressort de précontrainte 75. Un joint 81 est destiné à étancher la chambre de pression 69 et la chambre d'égalisation 19 vis-à-vis de l'environnement dans la région de la valve 27. Une bague de blocage 83 retient le couvercle dans la position fermée, cependant que le couvercle est capable de tourner afin de pouvoir orienter une conduite d'alimentation non représentée dans une position désirée vis-à-vis de la valve 27. Pendant le fonctionnement d'amortissement, le liquide d'amortissement est chassé via le trajet partiel à haute pression 23a jusque dans le raccord 33 de la valve 27. En fonction de la courbe caractéristique souhaitée pour la force d'amortissement, le fluide d'amortissement doit éventuellement traverser un étranglement préliminaire 85 avant d'arriver sur une surface d'attaque 87 de l'obturateur de valve 39. La pression sur la surface d'attaque, multipliée par sa superficie, représente une force d'ouverture qui agit sur l'obturateur de valve, et qui agit en sens opposé à la force de fermeture qui résulte de la pression de commande dans la chambre de pression 69 sur le multiplicateur de pression 43 et la force résultante des deux éléments à ressort 59 et 61. Si la force d'ouverture est supérieure à la force de fermeture, l'obturateur de valve se soulève, ou respectivement le corps l'obturateur de valve déjà ouvert et qui libère déjà une section de passage de la valve dans la situation sans pression est soulevé plus haut. Le fluide d'amortissement peut s'écouler via les ouvertures de sortie 37 jusque dans la chambre d'égalisation 19 en provenant d'une chambre à basse pression 89 entre le fond de l'insert en forme de pot et la face inférieure du multiplicateur de pression 43. La chute de pression du fluide d'amortissement au niveau de la valve 27 représente une force d'amortissement, que l'on peut régler au moyen de la valeur de la pression de commande. Il convient encore de mentionner que la pression momentanée dans l'amortisseur d'oscillations, pendant que le piston n'exécute aucun déplacement, agit sur la superficie de la face inférieure du multiplicateur de pression, augmentée de la surface d'attaque 87 de l'obturateur de valve 39, et représente une force d'ouverture. En particulier dans les amortisseurs d'oscillations avec une précontrainte de gaz dans la chambre d'égalisation, on doit tenir compte de ce fait lors du réglage des éléments de ressorts, étant donné que lors d'un réchauffement, par exemple dû au fonctionnement de l'amortisseur, la pression du gaz peut augmenter et que pour cette raison l'obturateur de valve établit une section de passage plus élevée à travers la valve en raison du fait que la force d'ouverture est plus élevée, et la force d'amortissement diminue en sens opposé. Cette réalisation de l'amortisseur d'oscillations et de la valve réglable reliée à celui-ci doit être considérée comme exemplaire. Elle est simplement destinée à montrer clairement la fonction d'une valve à pilotage pneumatique. Dans son principe, la valve réglable peut également être réalisée d'une autre manière. Un agencement à piston est également possible. La figure 3 montre un circuit qui comprend deux ressorts à gaz 91 avec des amortisseurs d'oscillations réglables 1. Les amortisseurs d'oscillations peuvent être agencés sur un même essieu du véhicule, ou bien sur des essieux différents. Pour des raisons de clarté, on a renoncé à représenter les moyens d'alimentation en air comprimé. On suppose que la structure d'un ressort à gaz 91 est connue. À titre d'exemple, on se référera au document DE 32 46 962 A1. Cependant, il est aussi possible que le ressort à gaz et l'amortisseur d'oscillations forment une unité structurelle, comme cela est déjà connu du document DE21 18080 A1. Au ressort à gaz est raccordée une conduite de commande respective 93a; 93b, qui transmet la pression du gaz pl; p2 à un raccord Si; S2 d'un agencement de sécurité 95. Cet agencement de sécurité est une valve d'inversion qui laisse passer la plus forte des deux pressions de commande pl et p2, en libérant un raccord de sortie de pression 101 vers les amortisseurs d'oscillations 1 au moyen d'un obturateur de valve 99 maintenu dans une position de départ par des ressorts 97a et 97b. L'agencement de sécurité peut être encore suivi par un étranglement 103 qui assure un filtrage pneumatique des fréquences de variation de pression trop élevées. Pendant le fonctionnement des ressorts à gaz 91, ceux-ci sont constamment maintenus sous pression par l'installation d'alimentation de pression. Si l'on suppose que les deux ressorts à gaz sont alimentés de façon égale avec de l'air comprimé, l'agencement de sécurité 95, c'est-à-dire l'obturateur de valve 99, occupe la position représentée, dans laquelle les deux raccords de commande sI et s2 sont libérés et la pression de commande des deux ressorts à gaz 91 agit sur la valve réglable 27 de l'amortisseur d'oscillations 1. Dès que l'une des conduites de commande 93a et 93b, de même que le ressort à gaz 91, présente un défaut qui provoque une perte de pression au niveau du raccord de commande si; s2, l'obturateur de valve 95 de l'agencement de sécurité 95 est alors amené par la pression plus élevée à l'intérieur du ressort à gaz intact jusque dans une position de commutation dans laquelle le raccord de commande dans lequel se produit la perte de pression est bloqué. Par conséquent, les deux amortisseurs d'oscillations sont alimentés avec une pression de commande provenant du ressort à gaz intact. La figure 4 montre un développement du mode de réalisation de la figure 3. Dans ce cas, l'agencement de sécurité comprend trois valves d'inversion 95a; 95b; 95c, lesquelles sont raccordées pour former un circuit logique. Selon le principe de la figure 3, deux ressorts à gaz 91 sont raccordés via des conduites de commande 93a; 93b; 93c et 93d à une valve d'inversion 95a; 95b. Ces valves d'inversion 95a et 95b sont à nouveau raccordées au moyen d'autres conduites de commande 93e; 93f à une valve d'inversion centrale 95c, de sorte que les ressorts à gaz d'un premier essieu du véhicule sont comparés par exemple aux ressorts à gaz d'un deuxième essieu du véhicule selon le principe de la balance de pression, et il règne toujours la pression plus élevée des raccords de commande au niveau du raccord de sortie de pression lc, et celle-ci pilote la totalité des amortisseurs d'oscillations 1. Revendications 1. Amortisseur d'oscillations réglable (1), comprenant un corps de refoulement (11) dans un cylindre (3), dans lequel un fluide d'amortissement exerce au moyen d'une valve d'amortissement réglable une force d'amortissement, ladite valve d'amortissement réglable étant pilotée par une pression de commande d'un ressort à gaz (91), et il est prévu un agencement de sécurité (95) qui, lorsque la pression de commande est réduite à cause d'un endommagement du ressort à gaz (91), met à disposition de l'amortisseur d'oscillations (1) une force d'amortissement suffisamment élevée, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins deux ressorts à gaz (91) reliés à l'agencement de sécurité (95), lequel est réalisé par un circuit pneumatique qui remplit la fonction d'une balance de pression entre les ressorts à gaz (91), celle-ci admettant librement dans le circuit pneumatique la pression de commande plus élevée dans un ressort pneumatique (91), et les amortisseurs d'oscillations réglables (1) qui sont associés aux ressorts à gaz (91) sont reliés par au moins un raccord de sortie de pression (101) du circuit pneumatique, et pilotés par la pression de commande la plus élevée des ressorts à gaz concernés (91). 2. Amortisseur d'oscillations réglable selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit pneumatique comprend une valve d'inversion qui comporte des raccords (93) vers les ressorts à gaz (91). 3. Amortisseur d'oscillations réglable selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amortisseur d'oscillations (1) est utilisé dans un essieu de véhicule, et en ce que les ressorts à gaz (91) d'un essieu du véhicule sont reliés au circuit pneumatique. 4. Amortisseur d'oscillations réglable selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amortisseur d'oscillations (1) est utilisé dans un véhicule qui présente plusieurs essieux à suspension pneumatique, et en ce que les ressorts à gaz (91) des différents essieux sont reliés au circuit pneumatique. 5. Amortisseur d'oscillations réglable selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amortisseur d'oscillations (1) est utilisé dans un véhicule qui présente plusieurs essieux à suspension pneumatique, et en ce que des ressorts à gaz (91) d'un certain nombre d'essieux sont reliés respectivement par essieu, et lesdits ressorts pneumatiques (91) de différents essieux sont reliés au circuit pneumatique.