Brevet FR2813366A1 — publié le 20020301

L'invention concerne un amortisseur d'oscillations, comportant un cylindre dans lequel est guidée en déplacement axial une tige de piston, dans lequel un premier piston est monté de façon stationnaire et un second piston est monté en translation axiale à l'encontre de la force d'un ressort sur la tige de piston, le cylindre comprend une chambre de travail côté tige de piston, une chambre de travail éloignée de la tige de piston et une chambre de travail entre les deux pistons, et des ouvertures de passage équipées de valves commandent une liaison entre les chambres de travail. On connaît du document DE-OS 22 30 975 un amortisseur d'oscillations pour véhicule automobile, qui comprend un premier piston stationnaire et un second piston axialement mobile à l'encontre de la force d'un ressort sur une tige de piston creuse. Les deux pistons disposent d'ouvertures de passage qui sont équipées de clapets anti- retour. La force d'amortissement de l'amortisseur d'oscillations est générée par une valve d'amortissement centrale à double effet à l'intérieur de la tige de piston. Les clapets anti-retour dans les pistons servent uniquement à alimenter en fluide d'amortissement une chambre de travail entre les deux pistons lorsque le second piston effectue un mouvement axial et que la distance entre les pistons et ainsi la chambre de travail mentionnée se modifient. On connaît du document DE 39 39 650 C2 un agencement d'amortisseur hydraulique dans lequel un piston est fixé de façon axialement élastique sur une tige de piston. La tige de piston est fixée du côté roue et le cylindre de l'agencement d'amortisseur est fixé du côté superstructure, de sorte que le piston peut faire office d'élément amortisseur. Un problème dans un tel agencement d'amortisseur est qu'il se produit des bruits de fonctionnement nettement perceptibles. L'objectif sous-jacent à l'invention est de réaliser un amortisseur d'oscillations qui, en cas d'excitations à haute fréquence, offre un avantage de confort par comparaison avec un amortisseur d'oscillations traditionnel. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par le fait que dans une première variante le second piston comprend des deux côtés au moins un ressort de rappel respectif, et que le piston est monté en translation axiale dans deux directions à l'encontre des ressorts de rappel. Par comparaison avec l'état de la technique mentionné, on peut obtenir une réduction de la force d'amortissement pour la direction de rétraction et également pour la direction de déploiement de la tige de piston, grâce à quoi on atteint un gain de confort notable. Selon une variante de réalisation, un second piston et un troisième piston axialement mobiles sont associés au piston stationnaire, le second piston et le troisième piston étant précontraints dans leur position normale par au moins un ressort de rappel respectif. L'avantage de la seconde solution par comparaison avec la première solution est que les constantes élastiques des ressorts de rappel ne s'additionnent pas et que l'on améliore encore les possibilités de conception optimale des courbes caractéristiques de la force d'amortissement de l'amortisseur d'oscillations. Dans ce cas, on prévoit que les ouvertures de passage dans les pistons pour les deux directions d'écoulement soient équipées de valves d'amortissement. Le grand avantage est que l'on peut renoncer à une tige de piston creuse pour une valve d'amortissement. Le piston fixe par rapport à la tige de piston assure un amortissement de base au moyen de ses valves d'amortissement. Cet amortissement de base est superposé de manière additive par l'amortissement supplémentaire du piston axialement mobile. Selon un autre développement avantageux, un régleur de force d'amortissement commande la section efficace d'au moins une ouverture de passage en fonction de la position momentanée du piston axialement mobile. Grâce à un tel régleur de force d'amortissement, on peut obtenir un effet comme pour une butée de traction ou de compression pour la tige de piston, indépendamment de la position de course de la tige de piston. Dans ce cas, les ouvertures de passage commandées par le régleur de force d'amortissement comprennent des disques de valve qui recouvrent au moins en partie les ouvertures de passage dans leur position de base, et à partir d'une position définie du piston axialement mobile le régleur de force d'amortissement commande le mouvement des disques de valve. Ainsi, on prévoit que le régleur de force d'amortissement soit réalisé sous forme d'une butée stationnaire par rapport à la tige de piston. Pour devoir utiliser aussi peu de composants que possible pour les pistons, la butée est formée par une coupelle d'appui pour un ressort de rappel. Dans la mesure o le premier piston comprend un disque d'appui pour l'un au moins des disques de valve, ce disque d'appui peut former la coupelle d'appui pour un ressort de rappel du second piston. En vue d'une adaptation aussi simple que possible des ressorts de rappel à des courbes caractéristiques d'amortissement différentes, l'une au moins des coupelles d'appui sur lesquelles s'appuient les ressorts de rappel est montée axialement mobile. On peut réaliser en supplément une butée finale hydraulique pour le mouvement de la tige de piston lorsque l'amortisseur d'oscillations comprend un ressort de butée qui vient en liaison d'action avec la coupelle d'appui axialement mobile à partir d'une position de course définie de la tige de piston. Lors d'une conception de l'amortisseur d'oscillations en vue d'une bonne stabilisation du roulis l'effet d'amortissement d'une valve d'amortissement au niveau du piston mobile et le ressort de rappel associé à la direction d'écoulement de la valve d'amortissement sont adaptés l'un à l'autre de telle sorte qu'en présence d'une force d'amortissement le piston mobile est encore monté sur ressorts également au-dessus d'une vitesse de déplacement définie de la tige de piston. En supplément, on peut prévoir que la tige de piston de l'amortisseur d'oscillations soit fixée du côté roue et que le cylindre soit fixé du côté superstructure, et que le piston mobile soit dimensionné à titre de masse supplémentaire. Le piston mobile effectue un amortissement en is fonction de la fréquence, tandis que le premier piston assure qu'il ne se produira pas de bruits d'amortissement. Dans ce qui suit, on expliquera plus en détail l'invention en se rapportant à la description des figures qui suit. Les figures montrent: figure 1, un amortisseur d'oscillations du type à tube unique comportant un piston axialement mobile; figures 2a et 2b, une vue détaillée de la figure 1; et figure 3, une variante de réalisation de la figure 1. La figure 1 montre un amortisseur d'oscillations 1 du type à tube unique, qui comprend un cylindre 3 dans lequel est guidée en déplacement axial une tige de piston 5. Par principe, l'invention ne se limite pas à l'application dans un amortisseur d'oscillations à tube unique. Un premier piston 7 est fixé de façon stationnaire sur la tige de piston 5. Le piston dispose d'ouvertures de passage qui sont équipées de valves d'amortissement 9; 11. Un tel piston est connu par exemple du 2813366 document DE 197 35 249 C1 ou du document DE 197 35 248 CI. Outre le premier piston stationnaire 7, un second piston axialement mobile 13 est agencé sur la tige de piston 5. La structure essentielle du second piston 13 avec des valves d'amortissement 15; 17 correspond au premier piston 7. Deux ressorts de rappel 19; 21 maintiennent le second piston 13 dans une position normale, la tige de piston étant stationnaire. Le cylindre dispose au total de trois chambres de travail. Une première chambre de travail 23 éloignée de la tige de piston s'étend depuis une chambre de compensation 25 jusqu'au piston stationnaire 5. Une seconde chambre de travail 27 se présente entre les deux pistons. Le second piston 13 délimite une chambre de travail 29 côté tige de piston. Toutes les chambres de travail sont remplies avec un fluide d'amortissement. Lors d'un mouvement de déploiement de la tige de piston, une pression de refoulement s'établit en avant de la valve d'amortissement 15 dans la chambre de travail 29. Une petite section de pré-ouverture constamment ouverte et non illustrée permet le passage du fluide d'amortissement depuis la chambre de travail 29 jusque dans la chambre de travail 27. En fonction de la vitesse de la tige de piston en déploiement et de la pression de refoulement liée à celle-ci dans la chambre de travail 29, le second piston 13 se déplace à l'encontre de la force du ressort de rappel 21 en direction du premier piston stationnaire 7. Grâce à ceci, la distance entre les deux pistons et la chambre de travail 27 se réduisent de la même valeur, un fluide d'amortissement s'écoulant du moins à travers une section de pré-ouverture non illustrée de la valve d'amortissement 9. En fonction de la course de la tige de piston le ressort de rappel 21 peut se comprimer en bloc ou bien une douille de guidage 31 du second piston 13 s'appuie sur le premier piston. Lors de petites courses à haute fréquence, comme elles apparaissent par exemple lors d'un roulement sur des routes pavées le second piston 13 n'agit qu'avec sa section de pré- ouverture en raison de sa mobilité axiale. Cependant, on peut également prévoir une conception du ressort de rappel et des valves d'amortissement 15; 17 qui ne présentent qu'une très petite section de pré-ouverture et qui sont conçues dans l'ensemble pour des forces d'amortissement élevées, de sorte que dans l'excitation décrite un échange de fluide d'amortissement s'effectue uniquement entre les chambres de travail 27 et 23. Lorsque l'on imagine que le fluide d'amortissement est non compressible et que la valve d'amortissement est complètement fermée dans le cas extrême, seul le premier piston génère une force d'amortissement avec sa valve d'amortissement 9. La tige de piston se déplace alors conjointement avec le premier piston par rapport au piston stationnaire qui s'appuie contre la colonne du fluide d'amortissement dans la chambre de travail 29. Grâce à ceci, on obtient un effet comme si le ressort de rappel 21 était un ressort de butée de traction qui s'appuie contre une butée stationnaire, par exemple d'un guidage de tige de piston. Ce que l'on peut alors mesurer est la somme de la force d'amortissement du premier piston et d'une force élastique du ressort de rappel 21. Dans le cas d'un véhicule comportant au moins un amortisseur d'oscillations respectif par roue et par essieu, il se produit l'effet que, lors d'un mouvement de roulis du véhicule autour de son axe longitudinal, une tige de piston est en déploiement sur un côté du véhicule et une tige de piston est en rétraction sur l'autre côté du véhicule, présentant des vitesses de course identiques. Lorsque la tige de piston est repoussée par le ressort de rappel 21 lors d'un mouvement de déploiement très rapide de l'un des amortisseurs d'oscillations du second piston, la tige de piston en rétraction sur l'autre côté du véhicule est repoussée par le ressort de rappel 19. Les deux forces des ressorts de rappel 19; 21 représentent un couple qui s'oppose au couple de roulis et qui cherche à ramener le véhicule en position horizontale. On peut exploiter cet effet également entre les amortisseurs d'oscillations de l'essieu avant et de l'essieu arrière d'un véhicule lors du léger mouvement de tangage au freinage ou au démarrage. En cas de courses plus grandes de la tige de piston en association avec une faible vitesse de la tige de piston, le second piston est déplacé jusqu'à une butée qui est déterminée par la longueur du bloc des ressorts de rappel ou de la douille de guidage 31. En fonction de la vitesse de la tige de piston les valves d'amortissement 15, 17 du second piston et les valves d'amortissement 9; 11 du premier piston s'ouvrent. En ce qui concerne les ressorts de rappel on notera encore que l'on peut également utiliser des empilements de ressorts ou des ressorts progressifs pour ne pas devoir constater une venue en butée perceptible du second piston. De plus, on calcule la constante élastique des deux ressorts de rappel 19; 21 à partir de la somme des constantes élastiques individuelles. Ainsi, on établit une dépendance des deux ressorts de rappel pour les deux directions de mouvement axial du second piston 13. Les figures 2a et 2b montrent le premier piston et le second piston de la figure 1 en vue détaillée, un régleur de force d'amortissement 33 étant utilisé en supplément. De plus, une coupelle d'appui 35 pour le ressort de rappel 19 est montée en déplacement axial par rapport à la tige de piston. Le régleur de force d'amortissement fait partie d'un disque d'appui 37 du piston 7, le disque d'appui formant une coupelle d'appui pour le ressort de rappel 21. Une bordure périphérique de la coupelle d'appui représente une butée 38 qui agit sur au moins un disque de valve 39 de la valve d'amortissement 15 et qui commande la section efficace de l'ouverture de passage, en limitant le trajet de soulèvement du disque de valve 39. Grâce à ceci, on obtient une augmentation supplémentaire de la force d'amortissement lorsque le second piston 13 a atteint sa position de fin de course maximale en direction du premier piston. En supplément, l'amortisseur d'oscillations peut comprendre un ressort de butée 41 qui vient en liaison d'action avec la coupelle d'appui 35 en fonction de la position de course de la tige de piston. La force élastique du ressort de butée 41 est supérieure à la force du ressort de rappel 19, de sorte que le second piston 13 est déplacé avec sa valve d'amortissement 15 en direction du régleur de force d'amortissement 33. Outre la force d'appui mécanique du ressort de butée, on obtient une force d'amortissement hydraulique plus élevée, sans que l'on doive utiliser une butée hydromécanique séparée. Entre la coupelle d'appui 35 et un anneau de blocage 43, on peut agencer des douilles de réglage pour augmenter les forces élastiques des ressorts de rappel par une précontrainte accrue. La figure 3 montre une modification par rapport à la figure 1. On a déjà expliqué que les ressorts de rappel se trouvent dans une relation de dépendance à l'égard de la constante élastique totale, car la constante élastique totale résulte de la somme des constantes élastiques individuelles des ressorts de rappel. Cependant, on peut également imaginer des applications dans lesquelles par exemple la force d'amortissement en direction de déploiement de la tige de piston doit être beaucoup plus élevée qu'en direction de rétraction. Bien entendu, on peut obtenir ceci également par le biais de la disposition des valves d'amortissement 9; 11, 15 et 17. Cependant, comme illustré dans la figure 3, on peut également utiliser deux pistons supplémentaires axialement mobiles 13a et 13b qui comprennent chacun un ressort de rappel 19; 21 qui est indépendant des autres ressorts de rappel en ce qui concerne sa force élastique ou bien également indépendant de l'autre empilement de ressorts respectif en cas d'une utilisation de plusieurs ressorts de rappel. Le mode de fonctionnement ne se distingue par ailleurs pas de la réalisation selon la figure 1. En complément, on a la possibilité qu'un ressort de butée 41 procure un déplacement des pistons 13a ou 13b en direction de rétraction et de déploiement et qu'un régleur de force d'amortissement respectif 33 agit pour les valves d'amortissement 15; 17. On a la possibilité que la tige de piston soit fixée du côté roue dans le cas d'une roue de véhicule. Le piston axialement mobile peut alors être utilisé comme masse oscillante en fonction de la fréquence. Le premier piston stationnaire remplit un amortissement de base pour ne pas provoquer de bruits d'amortissement. Revendications 1. Amortisseur d'oscillations comportant un cylindre (3) dans lequel est guidée en déplacement axial une tige de piston (5), dans lequel un premier piston (7) est monté de façon stationnaire et un second piston (13) est monté en translation axiale à l'encontre de la force d'un ressort sur la tige de piston (5), le cylindre (3) comprend une chambre de travail (29) côté tige de piston, une chambre de travail (23) éloignée de la tige de piston (3) et une chambre de travail (27) entre les deux pistons (7; 13), et des ouvertures de passage équipées de valves commandent une liaison entre les chambres de travail, caractérisé en ce que le second piston (13) comprend des deux côtés au moins un ressort de rappel respectif (19; 21), et en ce que le piston (13) est monté en translation axiale dans deux directions à l'encontre des ressorts de rappel (19; 21). 2. Amortisseur d'oscillations selon le préambule de la revendication 1, caractérisé en ce qu'un second piston et un troisième piston (13a; 13b) axialement mobiles sont associés au piston stationnaire (7), le second piston et le troisième piston (13a; 13b) étant précontraints dans leur position normale par au moins un ressort de rappel respectif (19; 21). 3. Amortisseur d'oscillations selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les ouvertures de passage dans les pistons (7; 13; 13a; 13b) pour les deux directions d'écoulement sont équipées de valves d'amortissement (9; 11; 15; 17). 4. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un régleur de force d'amortissement (33) commande la section efficace d'au moins une ouverture de passage en fonction de la position momentanée du piston axialement mobile (13; 13a; 13b). 5. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 4, caractérisé en ce que les ouvertures de passage commandées par le régleur de force d'amortissement (33) comprennent des disques de valve qui recouvrent au moins en partie les ouvertures de passage dans leur position de base, et à partir d'une position définie du piston axialement mobile le régleur de force d'amortissement commande le mouvement des disques de valve. 6. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 4, caractérisé en ce que le régleur de force d'amortissement (33) est réalisé sous forme d'une butée (38) stationnaire par rapport à la tige de piston (5). 7. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 6, caractérisé en ce que la butée (38) est formée par une coupelle d'appui pour un ressort de rappel (21). 8. Amortisseur d'oscillations selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'un au moins des ressorts de rappel (19; 21) s'appuie sur une coupelle d'appui (35) qui est montée axialement mobile. 9. Amortisseur d'oscillations selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le premier piston comprend un disque d'appui (37) pour au moins un disque de valve, qui forme la coupelle d'appui pour un ressort de rappel du second piston (13). 10. Amortisseur d'oscillations selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'amortisseur d'oscillations comprend un ressort de butée (41) qui vient en liaison d'action avec la coupelle d'appui axialement mobile (35) à partir d'une position de course définie de la tige de piston. 11. Amortisseur d'oscillations selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'effet d'amortissement d'une valve d'amortissement (15; 17) au niveau du piston mobile et le ressort de rappel (19; 21) associé à la direction d'écoulement de la valve d'amortissement sont adaptés l'un à l'autre de telle sorte qu'en présence d'une force d'amortissement, le piston mobile est encore monté sur ressorts également au-dessus d'une vitesse de déplacement définie pour la tige de piston. 12. Amortisseur d'oscillations selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la tige de piston (5) de l'amortisseur d'oscillations (1) est fixée du côté roue et le cylindre (3) est fixé du côté superstructure, et en ce que le piston mobile (13; 13a; 1 3b) est dimensionné à titre de masse supplémentaire.