Brevet FR2824885A1 — publié le 20021122

L'invention concerne une soupape d'amortissement comprenant un corps de soupape d'amortissement, qui présente au moins un canal de passage d'écoulement dont l'ouverture de sortie est recouverte par au moins une rondelle de soupape élastique serrée sous précontrainte contre le corps de soupape au moins indirectement par l'intermédiaire d'un ressort. Le document DE 44 10 996 Cl décrit un piston plat pour un amortisseur, ce piston plat pouvant être équipé de différentes rondelles de soupape et de jeux de ressorts, en vue de pouvoir obtenir une caractéristique de force d'amortissement bien déterminée. Ainsi, dans la variante V2 de la figure 1, on utilise une rondelle de soupape qui est serrée de manière fixe dans la zone du diamètre intérieur. En supplément, il est possible d'utiliser d'autres rondelles de soupape qui, pour une distance axiale d'espacement croissante, présentent un diamètre extérieur plus petit. L'ensemble de l'empilement de rondelles de soupape est précontraint par une rondelle ressort conique. Un tel équipement de soupape constitue un compromis entre la résistance à la fatigue des rondelles de soupape et la caractéristique de force d'amortissement visée. Dans le cas de vitesses d'écoulement faibles dans la soupape d'amortissement, l'on vise souvent une force d'amortissement faible, que l'on obtient à l'aide d'une rondelle de soupape peu rigide. Une rondelle de soupape très peu rigide, dans le cas de vitesses d'écoulement très élevées, soit subirait une rupture, soit se déformerait de manière plastique. Le comportement en fatigue dépend également fortement du matériau. Il est naturellement possible d'utiliser également une rondelle de soupape d'une épaisseur de matériau plus importante, mais l'on n'obtient plus alors, en partie, les forces d'amortissement faibles souhaitées dans le cas de vitesses d'écoulement faibles. Le but de la présente invention consiste à fournir une soupape d'amortissement qui d'une part, pour de faibles vitesses d'écoulement, engendre une force d'amortissement peu élevée, et d'autre part présente une résistance à la fatigue élevée, également pour des vitesses d'écoulement plus grandes. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que sur la rondelle de soupape élastique est disposée, en direction du ressort, au moins une rondelle d'appui de diamètre plus faible, qui n'effectue pas de mouvement de ressort, et le ressort agit radialement à l'extérieur de la rondelle d'appui. Ladite au moins une rondelle d'appui produit pour la rondelle de soupape l'effet suivant, à savoir que les contrainte internes de la rondelle de soupape, lors de la déformation durant l'arrivée de l'écoulement en provenance du canal de passage de l'écoulement, se situent à un niveau nettement plus bas par rapport à l'état de la technique. Cela entrouvre la possibilité d'utiliser une rondelle de soupape globalement plus élastique, avec laquelle il est également possible de réaliser des forces d'amortissement moindres. Suivant la caractéristique de soupape d'amortissement souhaitée et l'emplacement radial disponible, il est également possible d'utiliser plusieurs rondelles d'appui dont les diamètres sont croissants avec l'augmentation de la distance à la rondelle de soupape. Les rondelles d'appui peuvent être très minces, puisqu'elles n'ont pas à effectuer de mouvement de ressort. La rondelle de soupape s'appuie ici respectivement sur les bords extérieurs des rondelles d'appui. Grâce à un étagement rationnel relativement au diamètre et à l'épaisseur de matériau des rondelles d'appui, il est possible de définir de manière très précise, le niveau de contrainte dans la rondelle de soupape. Notamment lorsque l'on utilise seulement très peu de rondelles d'appui, il s'avère approprié que la rondelle d'appui la plus grande soit d'une configuration rigide. Dans le cas contraire, il se pourrait que les rondelles d'appui très minces dans certaines conditions, soient également déformées lors de la déformation élastique de la rondelle de soupape. En variante ou en combinaison, il est également possible d'utiliser une rondelle d'appui rigide qui présente une surface convexe en direction de la rondelle de soupape. Cette possibilité est particulièrement appropriée dans le cas de séries plus importantes. En considérant l'emplacement disponible, le ressort est réalisé sous la forme d'une rondelle ressort conique. En vue d'obtenir une plus grande possibilité de variation pour la détermination et la sélection du ressort, concentriquement à ladite au moins une rondelle d'appui et radialement à l'extérieur de celles-ci, est disposée une rondelle de compensation sur laquelle prend appui le ressort. A l'aide de la hauteur de la rondelle de compensation, ou, le cas échéant, de plusieurs rondelles de compensation, il est par exemple possible d'obtenir pour un ressort identique, une précontrainte différente exercée sur la rondelle de soupape. On obtient un guidage fiable de la rondelle de compensation, lorsque la rondelle de compensation se centre sur ladite au moins une rondelle d'appui. En variante, il se peut que la rondelle de compensation se positionne radialement sur une surface de centrage d'un piston. L'avantage de cette variante réside dans le fait que le diamètre extérieur de la rondelle d'appui peut être choisi indépendamment du diamètre intérieur de la rondelle de compensation, en permettant ainsi d'obtenir les points d'appui optimum pour la rondelle de soupape. Pour ne pas obtenir d'autres crêtes de contrainte dans la rondelle de soupape, la rondelle de compensation est dimensionnée de manière telle, quant à ses diamètres, qu'elle se situe au moins dans la direction axiale en regard d'une surface d'appui de soupape pour la rondelle de soupape. Il n'apparaît ainsi pas de moment de flexion supplémentaire entre une surface sollicitée par la pression et définie par le canal de passage de l'écoulement, et le point d'attaque de la force du ressort. Dans la suite, l'invention va être décrite plus en détail par la description des figures des dessins annexés, qui montrent : Fig. 1 un amortisseur en tant qu'ensemble, Fig. 2 et 3 une soupape d'amortissement conforme à l'invention, en tant que pièce individuelle, Fig. 4 courbe caractéristique de contrainte de la rondelle de soupape. La figure 1 montre un amortisseur 1 connu en soi, selon un mode de construction à deux tubes, dans lequel une tige de piston 3 avec un piston 5, est guidée de manière axialement mobile dans un tube de pression 7. Le piston 5 divise et sépare le tube de pression en une chambre de travail supérieure 9 et une chambre de travail inférieure 11, les deux chambres de travail étant reliées par l'intermédiaire de soupapes d'amortissement 13 dans le piston. Le tube de pression 7 est enveloppé par un tube réservoir 15, la paroi intérieure du tube réservoir et la paroi extérieure du tube de pression formant une chambre de compensation 17 qui est totalement remplie avec un fluide d'amortissement et une masse de gaz 19 enfermée, jusqu'à un guidage de tige de piston 21. A l'extrémité inférieure de la chambre de travail 11 est placé un fond qui, le cas échéant, présente un clapet anti-retour 23 et une soupape d'amortissement 25. La figure 2 montre le piston 5 dans le détail, ce piston constituant le corps de soupape d'amortissement pour la soupape d'amortissement 13. A l'intérieur du corps de soupape d'amortissement est réalisé au moins un canal d' amortissement 27, qui relie les deux chambres de travail 9, 11 l'une à l'autre. L'invention peut tout aussi bien s'appliquer à la soupape d'amortissement 25. Au niveau d'une ouverture de sortie 29 du canal de passage de l'écoulement, sur une surface d'appui de soupape 31, est disposée une rondelle de soupape élastique 33, qui recouvre au moins partiellement l'ouverture de sortie. Sur la rondelle de soupape 33, en direction d'un ressort 35 qui dans cet exemple de réalisation est une rondelle ressort conique, est disposée au moins une rondelle d'appui 37,39, 41. Les rondelles d'appui 37,39 sont très minces et étagées en diamètre de façon telle que la rondelle de diamètre le plus faible s'appuie sur la rondelle de soupape 33et la rondelle d'appui 41 la lus grande présentant donc la distance la plus grande à ladite rondelle de soupape. En tant que pièce individuelle, les rondelles d'appui 37, 39 peuvent certes être élastiques, mais en combinaison avec la rondelle d'appui rigide 41, elles forment toutefois un empilement non élastique. Il se forme donc ainsi, un espace libre 43 entre la rondelle de soupape 33 et les rondelles d'appui. La rondelle de soupape 33, les rondelles d'appui 37,39, 41 et une rondelle de centrage pour le ressort 35, sont liées en position fixe, au niveau du diamètre intérieur, au corps de soupape d'amortissement, le ressort 35 agissant radialement à l'extérieur sur la rondelle de soupape en la serrant sous précontrainte sur le corps de soupape d'amortissement, à savoir le piston. Concentriquement aux rondelles d'appui et radialement à l'extérieur, est disposée une rondelle de compensation 45 qui se centre par son diamètre intérieur, sur la rondelle d'appui 41 la plus grande. Il est également possible de centrer la rondelle d'appui sur une surface de centrage 5a, à savoir dans ce cas la jupe de piston. Cela rend alors possible la présence d'un interstice de plus grande largeur entre le diamètre extérieur des rondelles d'appui et le diamètre intérieur de la rondelle de compensation. Il est ainsi possible d'adapter de manière visée le diamètre extérieur des rondelles d'appui, à un diamètre de cercle d'appui souhaité. En considérant la surface d'appui de soupape 31, les diamètres des rondelles d'appui et de la rondelle de compensation 45 sont mutuellement adaptés de manière à ce que la rondelle de compensation se situe, dans la direction axiale, en regard de la surface d'appui de soupape. La hauteur de la rondelle de compensation est variable et est déterminée en fonction de la caractéristique de force d'amortissement souhaitée, suivant les ressorts existants et les dimensions du corps de soupape d'amortissement et la hauteur de l'empilement de rondelles d'appui. Lorsque le fluide d'amortissement, suite à un mouvement de la tige de piston en direction de la chambre de travail 11, pénètre dans le canal de passage de l'écoulement et, dans la région de l'ouverture de sortie, arrive sur la rondelle de soupape 33, la surface sollicitée par la pression sur la rondelle de soupape 33, produit un mouvement de soulèvement de la rondelle de soupape dans la zone de bordure extérieure. A partir d'un mouvement de soulèvement défini, il se produit un contact de la rondelle de soupape avec le bord extérieur de la rondelle d'appui 37. Une surface annulaire circulaire de la rondelle de soupape 33, partant du diamètre intérieur et allant jusqu'au niveau du bord extérieur de la rondelle d'appui 37, n'est déformée que de manière marginale, dans le cas d'une charge ou sollicitation plus importante, et les contraintes de la rondelle de soupape 33 au niveau de la zone de serrage, se réduisent. Si la force de pression, dans la région de l'ouverture de sortie sur le côté inférieur de la rondelle de soupape 33, continue à augmenter, la rondelle de soupape 33entre en contact avec la rondelle d'appui 39. La zone de la rondelle de soupape 33 s'étendant du diamètre intérieur jusqu'au bord extérieur de la rondelle d'appui 39 ne participe alors que d'une manière très limitée à une poursuite de la déformation élastique. Le même effet apparaît, dans le cas d'une sollicitation encore augmentée, pour le diamètre extérieur de la rondelle d'appui 41. Ensuite, l'espace libre 43 n'existe plus et seule peut encore se déformer la bande de bordure de la rondelle de soupape 33, qui s'étend au-delà de ladite rondelle d'appui 41. Il est possible d'augmenter le nombre des rondelles d'appui. La détermination s'effectue selon les exigences de la caractéristique de force d'amortissement et des crêtes de sollicitation apparaissant au niveau de la rondelle de soupape 33. Lorsque l'importance de la série le permet, il peut s'avérer rationnel, comme le montre la figure 3, d'utiliser à la place de plusieurs rondelles d'appui, une rondelle d'appui 47 présentant une surface convexe 49 en direction de la rondelle de soupape 33. La rondelle de soupape 33 peut se dérouler sur la surface 49 et y trouve un appui optimal. La figure 4 doit montrer l'effet positif des rondelles d'appui. La courbe caractéristique indique l'allure des contraintes à l'intérieur de la rondelle de soupape 33. A partir du bord intérieur de la rondelle de soupape, la contrainte augmente jusqu'au point d'appui sur la première rondelle d'appui 37. Ensuite, la contrainte chute à nouveau et atteint une seconde crête de contrainte dans la zone de l'appui par la seconde rondelle d'appui 39. Si l'on observe de plus près l'allure de la courbe, on arrive au résultat suivant, à savoir que sans la seconde rondelle d'appui 39, l'on atteindrait dans cette zone de rayon, une contrainte nettement supérieure à l'intérieur de la rondelle de soupape, obtenue en prolongeant la courbe caractéristique de contrainte selon la tendance de la première crête de contrainte. La réduction de contrainte obtenue permet l'utilisation de rondelles de soupape plus minces. Pour faire la comparaison, on a représenté sur la figure 4, pour une rondelle de soupape identique, la contrainte comparative avec sa forme caractéristique d'hyperbole, et l'on voit nettement la réduction de contrainte obtenue. En effet, pour la résistance à la fatigue, c'est toujours la crête de contrainte la plus élevée qui est déterminante et non pas la contrainte moyenne. REVENDICATIONS. 1. Soupape d'amortissement comprenant un corps de soupape d'amortissement, qui présente au moins un canal de passage d'écoulement dont l'ouverture de sortie est recouverte par au moins une rondelle de soupape élastique serrée sous précontrainte contre le corps de soupape au moins indirectement par l'intermédiaire d'un ressort, caractérisée en ce que sur la rondelle de soupape élastique (33) est disposée, en direction du ressort (35), au moins une rondelle d'appui (37 ; 39 ; de diamètre plus faible, qui n'effectue pas de mouvement de ressort, et le ressort (35) agit radialement à l'extérieur de la rondelle d'appui (37 ; 39 ; 2. Soupape d'amortissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on utilise plusieurs rondelles d'appui (37 ; 39 ; 41) dont les diamètres sont croissants avec l'augmentation de la distance à la rondelle de soupape (33). 3. Soupape d'amortissement selon la revendication 2, caractérisée en ce que la rondelle d'appui (41) la plus grande est d'une configuration rigide. 4. Soupape d'amortissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on utilise une rondelle d'appui rigide (47) qui présente une surface convexe (49), en direction de la rondelle de soupape (33) . 5. Soupape d'amortissement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le ressort (35) est réalisé sous la forme d'une rondelle ressort conique. 6. Soupape d'amortissement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que concentriquement à ladite au moins une rondelle d'appui (35 ; 37 ; 39 ; 41 ; 47) et radialement à l'extérieur de celles-ci, est disposée une rondelle de compensation (45) sur laquelle prend appui le ressort (35). 7. Soupape d'amortissement selon la revendication 6, caractérisée en ce que la rondelle de compensation (45) se centre sur ladite au moins une rondelle d'appui (35 ; 37 ; 41 ; 8. Soupape d'amortissement selon la revendication 6, caractérisée en ce que la rondelle de compensation (45) se positionne radialement sur une surface de centrage (5a) d'un piston (5). 9. Soupape d'amortissement selon la revendication 6, caractérisée en ce que la rondelle de compensation (45) est dimensionnée de manière telle, quant à ses diamètres, qu'elle se situe au moins dans la direction axiale en regard d'une surface d'appui de soupape (31) pour la rondelle de soupape (33).