Brevet FR2868493A1 — publié le 20051007

DISPOSITIF DE SUSPENSION A AMORTISSEUR HYDRAULIQUE A CONTROLE D'AMORTISSEMENT SELECTIF La présente invention concerne un dispositif de suspension pour véhicule roulant avec amortisseur hydraulique par exemple pour véhicule automobile, 2 roues ou cycles. Les dispositifs de suspension avec amortisseurs hydrauliques pour véhicules automobiles comportent généralement un ressort et un amortisseur hydraulique passif comportant un corps dans lequel coulisse un piston délimitant deux chambres, le piston étant prolongé par une tige, le ressort comportant une première extrémité solidaire du corps de l'amortisseur et une seconde extrémité solidaire de la tige de l'amortisseur. Les systèmes traditionnels sont tels qu'une loi d'amortissement fixe est 10 déterminée pour amortir les oscillations du ressort soumis aux efforts de mouvement du véhicule. Des dispositifs permettant de faire varier la loi d'amortissement de façon dynamique existent mais ces dispositifs nécessitent une gestion électronique basée sur des capteurs de déplacement complexes. Un dispositif actif est par exemple décrit dans le document US 5 178 242 qui concerne un amortisseur comportant une vanne rotative susceptible de prendre plusieurs positions correspondant à des lois d'amortissement différentes en fonction de la commande d'un actuateur relié à un dispositif électronique réagissant en fonction de paramètres mesurés par des capteurs. De tels dispositifs restent toutefois lents et complexes et, par exemple, ne peuvent en temps réel rattraper une perte brutale de contact d'une roue du véhicule avec la route par exemple après une compression du ressort suite à un cassis. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif de suspension apte à passer d'une loi d'amortissement donnée à une loi d'amortissement réduite dans un temps réduit, notamment lors d'une perte de contact de la roue avec le sol. Pour ce faire, la présente invention concerne principalement un dispositif de suspension pour véhicule roulant, comportant un amortisseur et un ressort, disposés entre une partie non suspendue du véhicule et une partie suspendue du véhicule, l'amortisseur comprenant un corps d'amortisseur pourvu d'une cavité cylindrique dans laquelle coulisse un piston, le piston étant relié à une tige sortant de la cavité cylindrique au travers d'une bague d'étanchéité, le piston étant pourvu de moyens calibrés de passage d'un fluide tel qu'une huile d'une première sous cavité à une seconde sous cavité délimitées par la position du piston en fonction des mouvements du piston, en réponse aux efforts exercés sur la suspension, le dispositif de suspension étant tel que le piston comprend un dispositif de décharge, ce dispositif de décharge pouvant prendre une position d'ouverture d'un conduit entre une sous-cavité et l'autre et une position de fermeture de ce conduit réalisée au travers d'une tige de commande, coulissant axialement à l'intérieur de la tige de piston et se terminant par un corps mobile et pourvu de moyens de fixation sur l'une desdites parties non-suspendue et suspendue. Le dispositif de décharge peut notamment comporter un premier canal débouchant dans la sous-cavité supérieure, au moins un second canal débouchant dans la sous-cavité inférieure et un système d'obturation du passage entre les premier et second canaux comprenant un pointeau reposant sur un siège lorsque la communication entre ledit premier canal et ledit second canal est fermée, le pointeau étant écarté du siège lorsque la communication entre le premier et le second canal est ouverte. Les moyens de liaison de la tige d'amortisseur au train roulant peuvent notamment comprendre un corps fixe par rapport à l'amortisseur, constitué par une chape solidaire de la tige d'amortisseur, et le corps mobile muni de moyens de fixation au train roulant et mobile par rapport à l'amortisseur. Le corps mobile peut comporter une première partie, disposée dans une chambre réalisée dans la chape solidaire de la tige d'amortisseur, apte à coulisser dans la chambre entre une position de butée supérieure et une position de butée inférieure, délimitées par une paroi supérieure et une paroi inférieure de la chambre. Plus particulièrement, la chambre peut être refermée par un bouchon fileté muni d'un passage central pour laisser dépasser une deuxième partie du corps 5 mobile comportant lesdits moyens de fixation. Le bouchon fileté peut comporter un fond annulaire qui coopère avec une face du corps mobile pour limiter la possibilité de débattement du corps mobile. En mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le bouchon fileté peut permettre de régler la course de débattement du corps mobile et ainsi du dispositif de décharge au travers de la tige de commande pour régler le taux de passage de fluide dans le dispositif de décharge. Plus particulièrement, le dispositif de décharge peut être tel qu'il reste en position de fermeture du conduit tant que la suspension reste sous contrainte, le dispositif de décharge passant en position d'ouverture du conduit au passage de la suspension en mode libre. Le corps d'amortisseur peut être refermé du côté opposé à la bague d'étanchéité par une seconde chape munie de moyens solidarisant l'amortisseur à l'une desdites parties suspendue et non-suspendue. Le ressort peut être disposé coaxialement à l'amortisseur et retenu 20 comprimé entre deux butées annulaires, l'une solidaire du corps d'amortisseur, l'autre solidaire de la tige d'amortisseur. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, un élément compensateur est positionné entre le corps mobile et le corps d'amortisseur, le dispositif compensateur s'opposant à un déplacement du dispositif de décharge en position d'ouverture du conduit. Selon un mode de réalisation alternatif, un élément compensateur est positionné entre le corps mobile et le corps d'amortisseur, le dispositif compensateur favorisant le déplacement du dispositif de décharge en position d'ouverture du conduit. Avantageusement, un bras oscillant relie la partie non-suspendue du véhicule et la partie suspendue du véhicule et un dispositif compensateur, comportant une biellette, fixée par une première extrémité au corps d'amortisseur et par une seconde extrémité à un bras articulé sur le bras oscillant, et un ressort, disposé entre ledit bras oscillant et ladite biellette, exerce un effort d'écartement entre le corps mobile et le corps d'amortisseur favorisant le déplacement du dispositif de décharge en position d'ouverture du conduit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation particulier et non 5 limitatif en référence aux figures qui représentent: figure 1 a: Une vue schématique partielle d'un véhicule pourvu d'un dispositif de suspension traditionnel; figure 1 b: Une vue schématique partielle d'un véhicule pourvu d'un dispositif de suspension selon l'invention; figure 2: une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de suspension selon l'invention; figure 3: une vue partielle du dispositif de la figure 2 en position de décharge; figure 4: une vue partielle du dispositif de la figure 2 en position fermée; figure 5: une vue agrandie d'un détail de réalisation du dispositif selon l'invention; Figure 6: une vue d'un détail d'un premier mode de réalisation particulier de l'invention; Figure 7: une vue d'un détail d'un deuxième mode de réalisation 20 particulier de l'invention; Figure 8: une vue d'un détail d'un troisième mode de réalisation particulier de l'invention; Un dispositif de suspension traditionnel connu, schématiquement représenté à la figure la, comporte un amortisseur 100 et un ressort 110 en parallèle. Un tel dispositif amortisseur est de manière connue disposé entre un train roulant 120, ou partie non-suspendue d'un véhicule, et la partie suspendue du véhicule, par exemple le châssis 130 du véhicule. Pour un véhicule deux roues, l'amortisseur peut être disposé dans un tube de fourche entre la roue avant et le guidon du véhicule ou monté entre le châssis du véhicule et un bras oscillant recevant l'axe de roue arrière. Le dispositif de suspension selon l'invention schématisé en figure lb comporte un amortisseur modifié 105 et un ressort 110, toujours montés en parallèle mais reliés, selon l'exemple, au train roulant 120 au travers d'un organe de liaison 140 comportant un élément 142, mobile par rapport à l'ensemble ressort/amortisseur 105, 110 entre une butée haute 143 et une butée basse 144, solidaire mécaniquement du train roulant 120, le dispositif de suspension comportant en outre une tige 141, solidaire de l'élément 142 mobile et susceptible de commander un dispositif de décharge 15 interne à l'amortisseur 105. L'exemple de réalisation du dispositif selon l'invention plus particulièrement détaillé en figure 2 correspond à un élément de suspension combinant un amortisseur 105 et un ressort 110, ici coaxiaux, utilisable pour tout type de véhicule. L'amortisseur 105 représenté comprend un corps d'amortisseur 1 comportant une cavité cylindrique 10 dans laquelle coulisse un piston 2, le piston étant relié à une tige 3 de piston sortant de la cavité cylindrique au travers d'une bague d'étanchéité 4. L'amortisseur 105 peut être monté verticalement dans un sens ou dans l'autre en fonction de l'application. Le piston 2 est de manière connue pourvu de moyens calibrés 5 de passage d'un fluide, tel qu'une huile, d'une sous-cavité 10a à une sous cavité 10b séparées par le piston en fonction des mouvements du piston, ce, en réponse aux efforts exercés sur la suspension. Toujours de manière connue, l'amortisseur tel que représenté comporte un piston flottant 11 supplémentaire séparant la cavité 10 d'une cavité 12 remplie d'un gaz inerte. Le corps d'amortisseur 1 est refermé du côté opposé à la bague d'étanchéité 4 par une chape 7 munie de moyens 8 pour solidariser l'amortisseur à un élément du véhicule ou un élément du train roulant du véhicule. Selon l'exemple, pour lequel l'amortisseur est représenté avec le corps 1 d'amortisseur au dessus de la tige de piston, le corps d'amortisseur est fixé au châssis du véhicule au travers de la chape 7 supérieure, alors que la tige 3 de piston est reliée d'un premier côté au piston 2 et d'un second côté à une chape 6 inférieure faisant partie d'un organe de liaison au train roulant du véhicule. Toujours selon l'exemple, le ressort 110 est disposé coaxialement à l'amortisseur et retenu comprimé entre deux butées annulaires 13, 14 solidaires l'une de la chape 7 supérieure, l'autre de la chape 6 inférieure. Selon l'invention, l'amortisseur, outre les moyens calibrés 5 de passage de fluide, comprend un dispositif de décharge 15 réalisé au niveau du piston 2, ce dispositif de décharge pouvant prendre une position d'ouverture d'un conduit 16, 17 entre une sous-cavité et l'autre et une position de fermeture de ce conduit. Ce dispositif de décharge comporte un premier canal 16 débouchant dans la sous-cavité supérieure 10b, un second canal 17, éventuellement pourvu de multiples branches, débouchant dans la sous-cavité inférieure 10a et un système d'obturation 18, 19 du passage entre les canaux 16, 17. Comme représenté, le système d'obturation comprend un pointeau 18 reposant sur un siège 19 lorsque la communication entre le premier canal 16 et le second canal 17 est fermée, le pointeau 18 étant écarté du siège 19 lorsque la communication entre le premier canal 16 et le second canal 17 est ouverte. La commande du pointeau est réalisée au travers d'une tige 20 de commande. Cette tige de commande, qui peut coulisser axialement à l'intérieur de la tige 3 de piston, se termine par un corps mobile 21, disposé dans une chambre 22 réalisée dans la chape 6, apte à coulisser dans la chambre 22 entre une position de butée supérieure, pour laquelle la surface supérieure du corps mobile 21 vient en butée contre la paroi 23 supérieure de la chambre 22, et une position de butée inférieure pour laquelle le corps mobile 21 est retenu par un bouchon fileté 25 muni d'un passage central refermant le bas de la chambre 22. Selon le mode de réalisation représenté en figures 2, 3 et 4, le corps mobile 21 comporte un jonc annulaire 26' venant en butée sur la paroi inférieure 24 de la chambre constituée par une toile du bouchon fileté 25. Ainsi, les moyens de liaison de la tige 3 d'amortisseur au train roulant comprennent un corps fixe par rapport à l'amortisseur, ce corps fixe étant constitué par la chape 6, et un corps mobile par rapport à l'amortisseur, ce corps mobile étant le corps mobile 21 muni de moyens 27 de fixation au train roulant. La chape 6 et le corps mobile 21 correspondent à l'organe de liaison 140 comportant un élément 142, mobile par rapport à l'ensemble ressort/amortisseur 105, 110. Le fonctionnement du dispositif de décharge est comme suit: A l'arrêt, le véhicule est en appui sur ses trains roulants, le corps mobile est donc maintenu contre la paroi 23 fermant la chambre 22, le pointeau 18 repose sur son siège 19 et le passage entre les premier et seconds canaux est fermé. Cette position est représentée en figure 4. Lorsque le véhicule roule et est soumis à des mouvements modérés, la suspension reste sous contrainte, ce, que le ressort soit dans une phase de compression ou dans une phase de détente. Dans cette configuration, les roues du véhicule restent en contact avec le sol, le corps mobile 21 reste maintenu contre la paroi 23 fermant la chambre 22, le pointeau 18 repose toujours sur son siège 19 et le passage entre les premier et seconds canaux reste fermé. Par contre, dans le cas d'un passage brutal en détente de l'amortisseur, après un cassis par exemple, il se peut que la suspension passe en mode libre, c'est à dire que la variation de distance sol/véhicule soit plus rapide que la vitesse de détente du ressort amorti par l'amortisseur. Dans un tel cas, pour une suspension traditionnelle, la roue quitte le sol, puis le véhicule retombe alors que le ressort n'est éventuellement pas encore détendu. Au contraire, pour une suspension munie du dispositif selon l'invention, lorsqu'il y a perte de contact roue/sol, le train roulant, sous son propre poids, tire le corps mobile 21 vers le bas selon la direction représentée par la flèche F sur la figure 3., ce qui, au travers de la tige 20 de commande, dégage le pointeau 18 du siège 19 et libère le passage P1, P2 entre les premier et second canaux de décharge 16, 17, permettant alors un afflux important de fluide de la cavité 10a vers la cavité 10b et changeant ainsi la loi d'amortissement de l'amortisseur 105 pour une loi plus faible libérant le ressort afin qu'il se détende plus rapidement jusqu'à remise en contact de la roue avec le sol. Lorsque la perte de contact est minime, la reprise de contact de la roue avec le sol referme immédiatement le passage entre les premier et second canaux. Lorsque la perte de contact est plus longue, cas d'un véhicule tout terrain après une bosse par exemple, la suspension se positionne en complète détente le plus rapidement possible. Ainsi l'invention permet de réaliser un contrôle d'amortissement sélectif 25 entre une loi d'amortissement en charge et une loi d'amortissement réduite en régime libre de la suspension. Le fonctionnement du dispositif dépend du mouvement du corps mobile 21. Comme vu précédemment, le bouchon fileté 25 doit retenir le corps mobile 21 lorsque la suspension est en extension et laisser passer la partie du corps mobile 21 comportant les moyens 27 de fixation, soit avec le train roulant du véhicule pour un amortisseur positionné avec le corps d'amortisseur vers le haut, soit avec le châssis du véhicule pour un amortisseur inversé. Selon l'exemple représenté en figure 5 pour lequel le corps mobile 21 est en extension, le bouchon fileté comporte un fond annulaire 24 qui coopère directement avec une face 26 du corps mobile 21 pour limiter la possibilité de débattement du corps mobile 21 vers le bas. Selon cet exemple, le corps mobile 21 comporte une tige terminale 29 de section réduite munie des moyens 27 de fixation. L'utilisation d'un bouchon fileté pour refermer la chambre 22 permet, en jouant sur le serrage du bouchon fileté 25, de régler la course de débattement du corps mobile 21 et, en conséquence, de régler la course d du pointeau 18. Selon ce principe, il est possible d'adapter le débit de passage de fluide dans le dispositif de décharge par la modification de la distance de déplacement maximale du corps mobile 21 dans la position d'extension correspondant au mode libre de la suspension et donc par réglage du déplacement maximal du pointeau 18. Le dispositif selon l'invention peut être amélioré par l'adjonction de moyens compensateur et notamment la figure 7 décrit une réalisation pour laquelle un élément compensateur 201, sous la forme d'un ressort spirale, accroché par un anneau 210 au corps mobile 21 et en appui sur le bouchon fileté 25 est positionné entre le corps mobile 21 et le corps d'amortisseur 1, le dispositif compensateur s'opposant à un déplacement du dispositif de décharge en position d'ouverture du conduit en poussant le corps mobile vers le haut. Selon ce principe, un retard à l'ouverture du conduit est créé pour une faible raideur du ressort 201 et, pour une forte raideur du ressort, seul un choc brutal en extension déclenchera l'ouverture du canal. L'exemple de la figure 8 au contraire est un exemple pour lequel le dispositif compensateur accentue l'ouverture du conduit. Selon cet exemple, un élément compensateur 206 sous forme d'un ressort spirale est aussi positionné entre le corps mobile 21 et le corps d'amortisseur 1 mais, cette fois, le ressort spirale est disposé entre la tête du corps mobile 21 et le fond de la chape 6 du corps d'amortisseur. Selon ce principe, le dispositif compensateur 206 favorise le déplacement du dispositif de décharge en position d'ouverture du conduit dès que l'amortisseur est soulagé sans attendre le passage complet de l'amortisseur en mode libre. Généralement un bras oscillant 200 ou un triangle relie la partie nonsuspendue 120 du véhicule et la partie suspendue 130 du véhicule. Selon l'exemple de la figure 9, un dispositif compensateur est constitué à l'aide d'une biellette 204 et d'un ressort 203. La biellette 204 est fixée par sa première extrémité au corps d'amortisseur 1 au niveau de la chape 6 et par sa seconde extrémité à un bras 205 articulé sur le bras oscillant 200. Le ressort 203 est disposé entre le bras oscillant et la biellette, c'est à dire 5 finalement entre le corps mobile 21 fixé sur le bras oscillant et le corps d'amortisseur 1 au travers de la chape 6. Ainsi, le ressort 203 est à même d'exercer un effort d'écartement entre le corps mobile 21 et le corps d'amortisseur 1 ce qui favorise le déplacement du dispositif de décharge en position d'ouverture du conduit lorsque l'amortisseur est soulagé ou lorsque la roue du véhicule quitte la route. On peut noter que le système selon l'invention fonctionne aussi pour un amortisseur inversé pour lequel la tige 3 est dirigée vers le haut et le corps d'amortisseur 1 est dirigé vers le bas. En effet dans une telle configuration, ce n'est pas le corps mobile 21, fixé au châssis du véhicule qui se déplace mais l'ensemble amortisseur ressort qui suit le déplacement de la roue lorsqu'elle quitte le sol. II reste que par rapport à la chape 6 devenue chape supérieure, le corps mobile 21 se translate de la même façon et quitte aussi la butée 23 (dans ce cas butée inférieure pour le corps mobile 21) libérant ainsi le passage entre les canaux 16, 17 ce qui ouvre le circuit de décharge. Pour le fonctionnement du système, il n'est pas non plus nécessaire que l'amortisseur et le ressort soient coaxiaux, le corps mobile permettant l'ouverture du dispositif de décharge doit toutefois rester à l'extérieur de l'ensemble ressort/amortisseur. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de suspension pour véhicule roulant, comportant un amortisseur (105) et un ressort (110), disposés entre une partie nonsuspendue (120) du véhicule et une partie suspendue (130) du véhicule, l'amortisseur (105) comprenant un corps d'amortisseur (1) pourvu d'une cavité cylindrique (10) dans laquelle coulisse un piston (2), le piston étant relié à une tige (3) de piston sortant de la cavité cylindrique au travers d'une bague d'étanchéité (4), le piston (2) étant pourvu de moyens calibrés (5) de passage d'un fluide tel qu'une huile d'une sous- cavité (10a) à une sous-cavité (10b) délimitées par la position du piston en fonction des mouvements du piston, en réponse aux efforts exercés sur la suspension, caractérisé en ce que le piston comprend un dispositif de décharge (15), ce dispositif de décharge pouvant prendre une position d'ouverture d'un conduit (16, 17) entre une sous-cavité et l'autre et une position de fermeture de ce conduit et en ce que la commande du dispositif de décharge est réalisée au travers d'une tige (20) de commande coulissant axialement à l'intérieur de la tige (3) de piston et se terminant par un corps mobile (21), pourvu de moyens (27) de fixation sur l'une desdites parties non-suspendue (120) et suspendue (130). 2 - Dispositif de suspension selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de décharge comporte un premier canal (16) débouchant dans la sous-cavité supérieure (10b), au moins un second canal (17) débouchant dans la sous-cavité inférieure (10a) et un système d'obturation (18, 19) du passage entre les premier et second canaux (16, 17) comprenant un pointeau (18) reposant sur un siège (19) lorsque la communication entre ledit premier canal (16) et ledit second canal (17) est fermée, le pointeau (18) étant écarté du siège (19) lorsque la communication entre le premier canal (16) et le second canal (17) est ouverte. 3 - Dispositif selon la revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les moyens de liaison de la tige (3) d'amortisseur au train roulant comprennent un corps fixe par rapport à l'amortisseur, ce corps fixe étant constitué par une chape (6) solidaire de la tige (3) d'amortisseur, le corps mobile (21) étant mobile par rapport à l'amortisseur et muni de moyens (27) de fixation au train roulant. 4 - Dispositif de suspension selon la revendication 3 caractérisé en ce que le corps mobile (21) comporte une première partie, disposée dans une chambre (22) réalisée dans la chape (6) solidaire de la tige (3) d'amortisseur, apte à coulisser dans la chambre (22) entre une position de butée supérieure et une position de butée inférieure, délimitées par une paroi supérieure et une paroi inférieure de la chambre. - Dispositif de suspension selon la revendication 4 caractérisé en ce que la chambre (22) est refermée par un bouchon fileté (25) muni d'un passage central pour laisser dépasser une deuxième partie du corps mobile (21) comportant lesdits moyens (27) de fixation, le bouchon fileté comportant un fond annulaire (24) qui coopère avec une face (26) du corps mobile (21) pour limiter la possibilité de débattement du corps mobile (21). 6 - Dispositif de suspension selon la revendication 5 caractérisé en ce que le bouchon fileté (25) permet de régler la course de débattement du corps mobile (21) et ainsi du dispositif de décharge au travers de la tige (20) de commande pour régler le taux de passage de fluide dans le dispositif de décharge. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif de décharge reste en position de fermeture du conduit (16, 17) tant que la suspension reste sous contrainte, le dispositif de décharge passant en position d'ouverture du conduit (16, 17) au passage de la suspension en mode libre. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le corps d'amortisseur (1) est refermé du côté opposé à la bague d'étanchéité (4) par une seconde chape (7) munie de moyens (8) solidarisant l'amortisseur à l'une desdites parties suspendue (130) et non-suspendue (120). 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le ressort (110) est disposé coaxialement à l'amortisseur et retenu comprimé entre deux butées annulaires (13, 14) l'une solidaire du corps d'amortisseur, l'autre solidaire de la tige d'amortisseur. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un élément compensateur (201) est positionné entre le corps mobile (21) et le corps d'amortisseur (1), le dispositif compensateur s'opposant à un déplacement du dispositif de décharge en position d'ouverture du conduit. 11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu'un élément compensateur (206) est positionné entre le corps mobile (21) et le corps d'amortisseur (1), le dispositif compensateur (201) favorisant le déplacement du dispositif de décharge en position d'ouverture du conduit. 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un bras oscillant (200) relie la partie nonsuspendue (120) du véhicule et la partie suspendue (130) du véhicule et en ce qu'un dispositif compensateur, comportant une biellette (204), fixée par une première extrémité au corps d'amortisseur (1) et par une seconde extrémité à un bras (205) articulé sur le bras oscillant (200), et un ressort (203), disposé entre ledit bras oscillant et ladite biellette, exerce un effort d'écartement entre le corps mobile (21) et le corps d'amortisseur (1) favorisant le déplacement du dispositif de décharge en position d'ouverture du conduit.