Brevet FR2860054A1 — publié le 20050325

L'invention concerne un amortisseur d'oscillations à force d'amortissement dépendante de la course, comportant un cylindre rempli d'un fluide d'amortissement et dans lequel est agencée en déplacement axial une tige de piston avec un piston, un by-pass reliant une chambre de travail côté tige de piston séparée du piston à une chambre de travail éloignée de la tige de piston, en fonction de la position dans la course du piston, le piston présentant pour au moins une direction d'écoulement, au moins un canal de passage qui est recouvert au moins partiellement par au moins un disque de valve du côté sortie, de sorte qu'une surface sollicitée en pression en direction d'ouverture se présente sur le disque de valve. On connaît du document DE 196 18 055 Cl une unité à piston-et- cylindre présentant un champ caractéristique de force d'amortissement dépendant de la course. La tige de piston de l'unité à piston-et-cylindre porte deux pistons écartés l'un de l'autre capables de générer chacun une force d'amortissement pour les deux directions de mouvement de la tige de piston. Au moins une gorge de by-pass est formée dans le cylindre de l'unité à piston-et-cylindre, qui est axialement plus longue que la distance entre les bagues des deux pistons. Ainsi, on réalise trois plages de courbe caractéristique. Lorsque les deux pistons se trouvent dans une zone de la course dans laquelle s'étend la gorge de by-pass, la force d'amortissement est déterminée par la section transversale de la gorge de by-pass. Au fur et à mesure de l'augmentation de la course de la tige de piston, l'un des pistons migre hors de la gorge de by-pass et il s'établit une courbe caractéristique moyenne. Dès que le deuxième piston a également quitté la zone de la gorge de by-pass, c'est la courbe caractéristique la plus dure de la force d'amortissement qui agit. Pour un tel amortisseur d'oscillations variable, il faut cependant deux pistons avec au moins quatre disques de valve et le cas échéant avec des ressorts de valve. Ceci peut être trop complexe pour un cas d'application ou pour l'autre. L'objectif sous-jacent à l'invention est de simplifier sur le plan structurel un amortisseur d'oscillations avec une courbe caractéristique de force d'amortissement dépendante de la course. 2860054 2 Conformément à l'invention, cet objectif est atteint du fait que le disque de valve présente, en supplément à ladite surface sollicitée en pression, une deuxième surface sollicitée en pression qui est séparée de la première dans l'état fermé du disque de valve et qui est susceptible d'être mise en circuit via le by-pass, de sorte que les deux surfaces sollicitées en pression s'additionnent alors, la deuxième surface sollicitée en pression du disque de valve étant réalisée, par rapport à la première surface sollicitée en pression du disque de valve, au moins jusqu'à une course déterminée du disque de valve avec son emplacement d'étranglement dans la zone de la deuxième surface sollicitée en pression. L'avantage est que par comparaison avec une courbe caractéristique de force d'amortissement présentant une simple zone de pré-ouverture déterminée par le by-pass, il y aurait une ouverture plus précoce du disque de valve, donc qu'il existe dans l'ensemble une adaptation plus confortable du train de roulement, en particulier à des vitesses plus élevées de la tige de piston. Au moyen de l'emplacement d'étranglement, on s'oppose à un comportement d'oscillations du disque de valve, s'il existe une ouverture et une fermeture permanentes du disque de valve dans la zone de la première surface de valve, en raison de l'excitation externe de l'amortisseur d'oscillations. À l'égard d'une réalisation structurelle simple du by-pass, celui-ci est formé par une gorge de by-pass. Dans ce cas, la gorge de by-pass peut présenter une zone d'entrée et/ou une zone de sortie. Les rapports efficaces de section transversale de la gorge de by-pass permettent une modification de pression continue au niveau de la deuxième surface sollicitée en pression, de sorte que l'on évite des à-coups de pression qui pourraient mener à une ouverture ou à une fermeture soudaine violente. La gorge de by-pass peut être formée par un élargissement du diamètre sur tout le pourtour du cylindre. Selon un autre développement structurel, une douille d'étanchéité est associée au disque de valve, laquelle s'étend au moins depuis la surface 2860054 3 sollicitée en pression sur le disque de valve en direction de la chambre de travail associée. Au moyen de la longueur de la douille de valve par rapport à la longueur de la gorge de by-pass, on peut déterminer la courbe caractéristique de la force d'amortissement. À l'égard d'un comportement de fonctionnement défini, la douille d'étanchéité est pourvue d'un joint d'étanchéité efficace en direction du cylindre. De plus, l'intervalle entre la paroi du cylindre et la douille d'étanchéité est supérieur à celui entre le piston et le cylindre, afin de pouvoir compenser des écarts dimensionnels éventuels à l'intérieur de la valve complète. Un intervalle plus grand entre la douille d'étanchéité et le cylindre réduit l'effet d'étranglement à l'intérieur de l'intervalle et il améliore dans la même mesure le mouvement axial ciblé de la douille d'étanchéité. Le canal comprenant ses canaux de passage pour les deux directions d'écoulement s'avère très simple à fabriquer, car ledit au moins un canal de passage pour une direction d'écoulement du fluide d'amortissement est séparé des surfaces formant siège de valve dudit au moins un canal de passage pour l'autre direction d'écoulement, la largeur de la première surface sollicitée en pression étant déterminée par les deux surfaces formant siège de valve. On a la possibilité de choisir les sièges de valve à titre de bossages sur le disque de valve ou sur le piston. L'avantage des sièges de valve sur le disque de valve est que par remplacement du disque de valve, on peut prendre en compte des courbes caractéristiques de force d'amortissement différentes à des coûts beaucoup plus faibles que ceux que l'on doit investir en prévoyant respectivement un autre piston. Le canal vers la surface supplémentaire sollicitée en pression peut être réalisé de manière beaucoup plus simple lorsque la deuxième surface sollicitée en pression s'étend radialement à l'extérieur des surfaces formant siège de valve pour le disque de valve. Pour que l'amortisseur d'oscillations réalise la courbe caractéristique de force d'amortissement désirée dépendante de la course, en direction 2860054 4 d'entrée et de sortie de la tige de piston, on prévoit un clapet anti-retour agencé entre la chambre de travail associée et un raccord vers la deuxième surface sollicitée en pression, clapet qui est fermé en direction d'afflux vers la deuxième surface sollicitée en pression. Pour un montage simple, il est judicieux que le disque de valve et la douille d'étanchéité soient réalisés d'une seule pièce. Selon une variante de réalisation, le disque de valve présente un décalage axial entre la première et la deuxième surface sollicitée en pression, ce décalage axial formant une première partie de l'emplacement d'étranglement. Le décalage axial forme la course que peut parcourir le disque de valve dans la zone de la deuxième surface sollicitée en pression, sans qu'il se produise une baisse soudaine de la pression dynamique dans cette zone de surface en raison d'une évacuation du fluide d'amortissement. Dans ce cas, le décalage axial du disque de valve forme l'emplacement d'étranglement conjointement avec un contour antagoniste du piston. Pour obtenir une deuxième surface sollicitée en pression d'une taille particulièrement grande, on prévoit que le clapet anti-retour associé à la chambre de travail forme l'ouverture d'afflux vers la première surface sollicitée en pression du disque de valve pour générer la force d'amortissement lors d'un mouvement opposé du piston. En fonction des rapports de l'espace structurel, on peut agencer un joint d'étanchéité à l'intérieur de l'emplacement d'étranglement. Dans le cas d'un intervalle de fluide très petit à partir de la deuxième surface sollicitée en pression, son effet n'est guère entravé. Au moyen d'un joint d'étanchéité, on remédie même à cet effet. En variante, la surface formant siège de valve qui sépare la deuxième surface sollicitée en pression vis-à-vis de la première surface sollicitée en pression est formée par un joint d'étanchéité axialement élastique 2860054 5 qui remplit une fonction d'étanchement en fonction du mouvement du disque de valve. À cet effet, on pose par exemple un joint annulaire sur le côté supérieur du piston, l'effet d'étanchement du joint annulaire étant assuré sur un trajet de précontrainte axial plus grand. Au moyen de ce développement dans l'espace de la surface formant siège de valve, on obtient une simplification du disque de valve et des surfaces du piston. L'invention sera expliquée plus en détail en se rapportant à la 10 description qui suit des figures. É les figures 1 et 2 représentent un piston conforme à l'invention avec un disque de valve qui présente un décalage axial; et É la figure 3 représente un piston avec un joint d'étanchéité axialement élastique à titre de surface de siège pour le disque de 15 valve. La figure 1 montre un détail d'un amortisseur d'oscillations de forme structurelle quelconque, dans la zone de la course médiane d'une tige de piston 1 par rapport à un cylindre 3. La tige de piston 1 porte un piston 5 qui subdivise le cylindre en une chambre de travail 7 côté tige de piston et en une chambre de travail éloignée de la tige de piston 9. Sur la surface enveloppe du piston est montée une bague de piston 11. A l'intérieur du piston, au moins un canal de passage 13 est ménagé pour le mouvement de sortie de la tige de piston et au moins un canal de passage 15 est ménagé pour le mouvement d'entrée. Le côté sortie du canal de passage 13 est recouvert par un disque de valve 19 et celui du canal de passage 15 est recouvert par un disque de valve 21. Les deux disques de valve sont précontraints par un ressort de valve 23; 25 sur des surfaces formant siège de valve 27d; 29d et 27z. A l'intérieur du disque de valve 21, une ouverture de raccordement 33 est ménagée en chevauchement d'écoulement par rapport au canal de passage 13 et une ouverture de raccordement 35 est ménagée dans le disque de valve 19 vers le canal de passage 15. Sur le côté inférieur du disque de valve par rapport à la direction de sortie de la tige de piston, la surface formant siège de valve 27z définit 2860054 6 une première surface circulaire 37 sollicitée en pression dont la force de pression est dirigée contre le ressort de valve 25. En correspondance, les surfaces formant siège de valve 27d; 29d font office de délimitation pour une première surface 39 sollicitée en pression en direction d'entrée de la tige de piston. Une douille d'étanchéité respective 41; 43 est réalisée d'une seule pièce avec chacun des deux disques de valve 19; 21, chacune des douilles d'étanchéité 41; 43 porte un joint d'étanchement, appelé dans ce qui suit joint de douille d'étanchéité 45; 47, en direction de la paroi du cylindre à distance par rapport au plan du disque de valve. À l'intérieur du cylindre. est formé un by-pass sous la forme d'au moins une gorge de by-pass 49 dont la longueur efficace par rapport à une direction de mouvement est plus petite que la distance de la bague de piston par rapport aux joints de douille d'étanchéité 45; 47. De plus, chacun des deux disques de valve présente un décalage axial 19v; 21v qui sépare une deuxième surface 51; 53 sollicitée en pression sur le disque de valve 19; 21 pour chaque direction de mouvement par rapport à la première surface 37; 39 sollicitée en pression sur le disque de valve. Le côté supérieur et le côté inférieur du piston sont réalisés avec un contour antagoniste 5o; 5u, de sorte que le décalage axial forme un emplacement d'étranglement 19d; 21d qui agit en fonction de la course. À l'intérieur du disque de valve 19 est ménagé un raccord 55 qui est refermé à son tour par un clapet anti-retour 57 contre la surface 51 sollicitée en pression. Dans le disque de valve 21 est également prévu un raccord 59 qui occupe la position de fermeture au moyen d'un clapet antiretour 61 en direction de la surface 53 sollicitée en pression. Dans l'illustration exemplaire, en partant d'une position normale, la longueur efficace de la gorge de by-pass 49 représente 35 approximativement la moitié de la distance des arêtes d'étanchéité 2860054 7 efficaces de la bague de piston 11 et des joints de douille d'étanchéité 45; 47. Dès que la tige de piston se déplace en direction de sortie, le fluide d'amortissement est comprimé dans la chambre de travail 7 côté tige de piston et il s'écoule à travers l'ouverture de raccordement 33 jusque dans le canal de passage 13. Parallèlement, le clapet anti-retour 61 s'ouvre et libère un chemin d'écoulement à travers la gorge de by-pass sur le côté inférieur du disque de valve 19. L'effet d'étanchéité de la bague de piston est annulé par la gorge de by-pass. En fonction de la vitesse de déplacement de la tige de piston, une pression dynamique s'établit sur la première surface 37 sollicité en pression et sur la deuxième surface 51 sollicitée en pression du disque de valve 19, pression qui agit en direction de soulèvement du disque de valve 19 depuis la surface formant siège de valve 27z. Le joint de douille d'étanchéité 45 empêche un écoulement autour de la douille d'étanchéité 41 à travers un intervalle entre la douille d'étanchéité et la paroi du cylindre. Tant que le disque de valve n'est pas encore soulevé de la surface formant siège de valve 27z, une petite section transversale de pré-ouverture 63; 65, agencée de préférence à l'intérieur des clapets anti-retour 57 et 61, peut établir une liaison entre les chambres de travail et exercer une petite force d'amortissement. Une telle section transversale de pré-ouverture peut être réalisée par exemple également dans les surfaces formant siège de valve 27d; 29d. Lorsque la somme des forces de pression sur la première surface 37 sollicitée en pression et sur la deuxième surface 51 sollicitée en pression est supérieure à la force de fermeture du ressort de valve 25, le disque de valve 19 se soulève des surfaces formant siège de valve 27z, 29z. Le décalage 19v du disque de valve 19 empêche un écoulement de fluide d'amortissement hors de l'espace formé par la gorge de by-pass 49 en association avec la deuxième surface 51 sollicitée en pression, de sorte que la pression dynamique sur la deuxième surface 51 sollicitée en pression reste maintenue au moins dans une première zone de course indépendamment de la course. Uniquement lorsqu'il n'y a plus de chevauchement axial du décalage avec le contour antagoniste, le fluide d'amortissement pourrait s'écouler via la surface formant siège de valve 27z jusque dans la chambre de travail 9 éloignée de la tige de piston. 2860054 8 Ainsi, il s'établit une première courbe caractéristique de force d'amortissement ajustée avec une tendance plus confortable jusqu'à ce que la bague de piston 11 atteigne l'extrémité supérieure de la gorge de by-pass 49 et que la bague de piston 11 ne soit donc plus pontée sur le plan hydraulique. La deuxième surface 51 sollicitée en pression n'est donc plus disponible pour la génération d'une force, et par l'intermédiaire de la section transversale de pré-ouverture 63 on empêche que lors d'un mouvement de fermeture du disque de valve 19, une pression dynamique ne puisse être supprimée au niveau de la deuxième surface sollicitée en pression. La courbe caractéristique de force d'amortissement n'est alors déterminée que par la première surface 37 sollicitée en pression. Lors d'un mouvement d'entrée de la tige de piston en direction de la chambre de travail 9 éloignée de la tige de piston, en partant de la position normale, il s'établit le même comportement de fonctionnement des composants de valve correspondants. Ainsi, le fluide d'amortissement peut s'écouler hors de la chambre de travail 9 via l'ouverture de raccordement 35 à l'intérieur du disque de valve 19 jusque dans le canal de passage 15 et il tombe sur le disque de valve 21 sur la première surface 39 sollicitée en pression qui s'étend entre les deux surfaces formant siège de valve 27d; 29d. Parallèlement, le clapet anti-retour 57 du raccord 55 du disque de valve 19 s'ouvre. Contrairement à ceci, le clapet anti-retour 61 est fermé et il établit ainsi l'effet de la deuxième surface 53 sollicitée en pression qui vient se superposer de façon additive à la première surface 39 sollicitée en pression. Dans cette position du piston, le joint de douille d'étanchéité 47 se trouve à l'extérieur de la gorge de by-pass 49. Le branchement en série des sections transversales de pré-ouverture 63; 65 est disponible également pour cette direction de mouvement et il permet un passage du fluide d'amortissement de la chambre de travail 9 éloignée de la tige de piston jusque dans la chambre de travail 7 côté tige de piston. Lorsque la bague de piston 11 a atteint l'extrémité inférieure de la gorge de by-pass 49, il n'y a plus que la première surface 39 sollicitée en pression qui est disponible pour la poursuite du mouvement de la 2860054 9 tige de piston. Lorsque le disque de valve 21 est soulevé, le fluide d'amortissement peut s'écouler depuis le canal de passage 15 via la surface formant siège de valve 29d à travers l'ouverture de raccordement 33 jusque dans la chambre de travail 7 côté tige de piston. Dans la figure 2, on a réalisé pour les disques de valve 19; 21 le même principe d'ouverture que dans la figure 1, comportant chacun une première et une deuxième surface sollicitée en pression. À la différence de la figure 1, le décalage axial du disque de valve 21v se trouve dans la zone entre les canaux de passage 13; 15. De plus, l'ouverture de raccordement 33 est réunie avec le raccordement 59 du clapet antiretour 61. Grâce à ces mesures, la deuxième surface 53 sollicitée en pression peut être sensiblement plus grande que celle de la figure 1, grâce à quoi la possibilité du réglage confortable est encore élargie. L'évacuation hors du canal de passage 15 s'effectue via le diamètre intérieur du disque de valve 21 dans un intervalle 67 jusqu'à la tige de piston 1. Au choix, on peut utiliser pour le clapet anti-retour 61 soit un ressort de compression soit un disque élastique 69 qui est agencé entre le côté supérieur du piston 5 dans la zone du contour antagoniste 5o et le côté inférieur du disque de valve 21 et qui peut se déformer élastiquement en direction du côté supérieur du piston lors d'une attaque via le raccord 59. Dans cette variante, on peut réduire la hauteur du décalage axial 21v à l'égard de l'espace structurel nécessaire pour le clapet antiretour. De plus, on voit qu'un joint d'étanchéité 71 peut être agencé à l'intérieur de l'emplacement d'étranglement du décalage axial, qui empêche même les moindres fuites et ainsi des pertes de pression dynamique au niveau de la deuxième surface 53 sollicitée en pression. La figure 3 montre que les disques de valve 19; 21 ne sont pas forcément réalisés avec un décalage axial pour réaliser un emplacement d'étranglement. À la différence de la figure 1, on prévoit pour chaque côté du piston trois surfaces formant siège de valve 27d, 29d; 31d, 27z; 29z; 31z, les surfaces formant siège de valve 27d; 27z étant 2860054 10 formées par un joint axialement élastique 73; 75 qui sépare les deuxièmes surfaces 51; 53 sollicitées en pression par rapport aux premières surfaces 37; 39 sollicitées en pression. Lors d'un afflux vers des deuxièmes surfaces sollicitées en pression, le disque de valve peut se soulever des surfaces formant siège de valve respectives 29d, 31d ou 29z; 31z et établir ainsi une liaison d'écoulement entre les deux chambres de travail, sans que le fluide sous pression ne puisse s'écouler depuis les deuxièmes surfaces sollicitées en pression jusque dans les chambres de travail adjacentes, car les joints 73; 75 interdisent encore un tel écoulement du fluide sous pression. En supplément, selon le principe de la figure 2, on pourrait utiliser le joint axialement élastique à titre de surface formant siège de valve 29d, 29z et on pourrait ne pas prévoir de surfaces formant siège de valve 27d; 27z, et on pourrait alors réunir les raccords des clapets anti- retour et les ouvertures de raccordement pour les canaux de passage dans les disques de valve. 11 Revendications 1. Amortisseur d'oscillations, comportant un cylindre (3) rempli d'un fluide d'amortissement et dans lequel est agencée en déplacement axial une tige de piston (1) avec un piston (5), un by-pass (49) reliant une chambre de travail (7) côté tige de piston (1) séparée du piston à une chambre de travail (9) éloignée de la tige de piston (1), en fonction de la position dans la course du piston (5), le piston (5) présentant, pour au moins une direction d'écoulement, au moins un canal de passage (13 15) qui est recouvert au moins partiellement par au moins un disque de valve (19; 21) du côté sortie, de sorte qu'une surface (37; 39) sollicitée en pression en direction d'ouverture se présente sur le disque de valve (19; 21), caractérisé en ce que le disque de valve (19; 21) comporte, en supplément à ladite surface (37; 39) sollicitée en pression, une deuxième surface (51; 53) sollicitée en pression qui est séparée de la première dans l'état fermé du disque de valve (19; 21) et qui est susceptible d'être mise en circuit via le by-pass (49), de sorte que les deux surfaces (37; 51; 39; 53) sollicitées en pression s'additionnent et en ce que, la deuxième surface sollicitée en pression du disque de valve est réalisée, par rapport à la première surface sollicitée en pression du disque de valve, au moins jusqu'à une course déterminée du disque de valve avec son emplacement d'étranglement (19d; 21d) dans la zone de la deuxième surface sollicitée en pression. 2. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce que le by-pass est formé par une gorge de by-pass (49). 3. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 2, caractérisé en ce que la gorge de by-pass (49) présente une zone d'entrée (79). 4. Amortisseur d'oscillations selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la gorge de by-pass présente une zone de sortie 35 (81). 2860054 12 5. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une douille d'étanchéité (41; 43) est associée au disque de valve (19; 21), laquelle s'étend au moins depuis la surface sollicitée en pression (37, 39; 51; 53) sur le disque de valve (19, 21) en direction de la chambre de travail associée (7; 9). 6. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 5, caractérisé en ce que la douille d'étanchéité (41; 43) est pourvue d'un joint d'étanchéité (45; 47) efficace en direction du cylindre (3). 7. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 6, caractérisé en ce que le by-pass est formé par une gorge de by-pass (49) et en ce que la longueur efficace de la gorge de by-pass (49) est plus petite que la distance entre la bague de piston et les joints de douille d'étanchéité (45; 47). 8. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un canal de passage (13) pour l'une des directions d'écoulement du fluide d'amortissement est séparé par des surfaces formant siège de valve (27z; 29z; 27d; 29d; 31d) dudit au moins un canal de passage (15) pour l'autre direction d'écoulement, la largeur de la première surface sollicitée en pression étant déterminée par les deux surfaces formant siège de valve. 9. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 8, caractérisé en ce que la deuxième surface (51; 53) sollicitée en pression s'étend radialement à l'extérieur des surfaces formant siège de valve (27d; 27z) pour le disque de valve (19; 21). 10. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un clapet anti-retour (57; 61) est agencé entre la chambre de travail associée (7; 9) et un raccord (55; 59) vers la deuxième surface (51; 53) sollicitée en pression, clapet qui est fermé en direction d'afflux vers la deuxième surface (51; 53) sollicitée en pression. 2860054 13 11. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque de valve (19; 21) et la douille d'étanchéité (41; 43) sont réalisés d'une seule pièce. 12. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque de valve (19; 21) présente un décalage axial (19v; 21v) entre la première et la deuxième surface sollicitée en pression, ce décalage axial formant une première partie de l'emplacement d'étranglement (19d; 21d). 13. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 12, caractérisé en ce que le décalage axial (19v; 21v) du disque de valve forme l'emplacement d'étranglement (19d; 21d) conjointement avec un 15 contour antagoniste (5o; 5u) du piston (5). 14. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 10, caractérisé en ce que le clapet anti-retour (61) associé à la chambre de travail forme l'ouverture d'afflux (59) vers la première surface (37) sollicitée en pression du disque de valve (19) pour générer la force d'amortissement lors d'un mouvement opposé du piston. 15. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un joint d'étanchéité (71) est agencé à l'intérieur de l'emplacement 25 d'étranglement. 16. Amortisseur d'oscillations selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface formant siège de valve (27z, 29z) qui sépare la deuxième surface (51; 53) sollicitée en pression vis-à-vis de la première surface (37; 39) sollicitée en pression est formée par un joint d'étanchéité axialement élastique (73; 75) qui remplit une fonction d'étanchement en fonction du mouvement du disque de valve (19; 21).