Brevet FR2883614A1 — publié le 20060929

L'invention concerne en général les dispositifs d'amortissement par laminage d'un fluide, notamment pour les suspensions de véhicule automobile. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif d'amortissement à laminage hydraulique pour amortir des oscillations de pression s'exerçant entre des premier et second volumes de fluide hydraulique, ce dispositif comprenant un séparateur cylindrique présentant un axe principal et séparant les deux volumes de fluide, et des moyens de clapet anti-retour tarés mettant les deux volumes de fluides sélectivement en communication, les moyens de clapet comprenant au moins une première chambre creusée dans une première extrémité axiale du séparateur tournée vers le premier volume et délimitée par un premier siège de clapet, une première série de canaux axiaux traversant le séparateur et mettant en communication la première chambre avec le second volume, et un premier obturateur élastiquement sollicité contre le premier siège de clapet pour isoler la première chambre du premier volume. Des dispositifs de ce type sont connus de l'art antérieur, et sont largement utilisés pour des suspensions de véhicule automobile. Le premier siège de clapet est généralement circulaire, et le premier obturateur présente la forme d'un disque ou d'un anneau. Quand la pression dans le second volume dépasse la force avec laquelle le bord de l'obturateur est plaqué sur le siège, ce bord se soulève et laisse passer le fluide du second volume vers le premier. Le bord décolle pratiquement sur toute sa périphérie pour la même pression. La levée de l'obturateur est donc brutale. Le document de brevet US 5,529,154 décrit un dispositif permettant de rendre la levée de l'obturateur progressive. Ce dispositif comprend un disque de contrôle plaquée sur l'obturateur du côté extérieur à la chambre, le bord périphérique de ce disque présentant des échancrure. Quand la pression dans le second volume augmente, les parties de l'obturateur se trouvant sous ces échancrures se lèvent avant le reste de l'obturateur. On obtient ainsi une certaine progressivité dans les caractéristiques du dispositif amortisseur. Néanmoins, ce dispositif est complexe et coûteux puisqu'il nécessite l'utilisation d'un disque supplémentaire. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de pallier les défauts mentionnés ci-dessus. A cette fin, le dispositif de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le premier obturateur est normalement en appui sur le premier siège de clapet le long d'une ligne d'appui, le premier obturateur comprenant une partie s'étendant au-delà de la ligne d'appui, cette partie étant de largeur radiale non uniforme. Dans un mode de réalisation possible de l'invention, la ligne d'appui est circulaire. Avantageusement, ladite partie comprend une pluralité de premières zones de même première largeur, mutuellement séparées par une pluralité de secondes zones de même seconde largeur inférieure à la première. De préférence, ladite partie comprend au moins trois premières zones. Par exemple, la première largeur de chaque première zone est supérieure à 30% de la largeur radiale totale de l'obturateur au niveau de ladite première zone. Avantageusement, la seconde largeur des secondes zones est inférieure à 30% de la première largeur des premières zones. De préférence, les premières zones présentent des formes en secteur d'anneau. Par exemple, les premières zones présentent des formes en oreilles, délimitées d'un côté opposé à la ligne d'appui par un bord en arc de cercle. Avantageusement, les premières zones présentent des formes en croissants de lunes, délimitées d'un côté opposé à la ligne d'appui par un bord parabolique. De préférence, l'obturateur est de type encastré. Par exemple, l'obturateur est de type entre appuis. Avantageusement, la partie du premier obturateur s'étendant au-delà de la ligne d'appui est radialement extérieure relativement à cette ligne d'appui. De préférence, la partie du premier obturateur s'étendant au-delà de la ligne d'appui est radialement intérieure relativement à cette ligne d'appui. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif d'amortissement selon l'invention, la figure 2 est une vue de dessus de l'obturateur de la figure 1, - la figure 3 est une représentation graphique de l'amplitude de la levée du bord de l'obturateur de la figure 2 en fonction de sa position angulaire autour de l'axe principal, la figure 4 est une vue de dessus d'une variante de réalisation de l'obturateur de la figure 1, - la figure 5 est une représentation graphique de l'amplitude de la levée du bord de l'obturateur de la figure 4 en fonction de sa position angulaire autour de l'axe principal, - la figure 6 est une vue de dessus d'une autre variante de réalisation de l'obturateur de la figure 1, et - la figure 7 est une représentation graphique de la courbe pression/ débit du dispositif de la figure 1, dans le sens de passage du volume 2 vers le volume 1. Le dispositif d'amortissement représenté sur la figure 1 est du type à laminage hydraulique. Il permet d'amortir des oscillations de pression s'exerçant entre des premier et second volumes 1 et 2 de fluide hydraulique, par exemple à l'intérieur du corps cylindrique C d'un amortisseur. Ce dispositif comprend un séparateur cylindrique 10 séparant les deux volumes de fluide, et des moyens de clapet anti-retour tarés mettant les deux volumes de fluides sélectivement en communication. Le séparateur 10 présente un axe principal X qui est aussi l'axe de symétrie du corps C, et comprend un palier périphérique 12 de diamètre Dl correspondant au diamètre intérieur du corps C. Les premier et second volumes 1 et 2 se trouvent donc des deux côtés axiaux opposés du séparateur 10, comme le montre la figure 1, le palier 12 assurant l'étanchéité entre ces deux volumes à l'interface entre le séparateur 10 et le corps C. Les moyens de clapet comprennent une première chambre 20 creusée dans une première extrémité axiale 11 du séparateur 10 tournée vers le premier volume 1 et délimitée par un premier siège de clapet 21, une première série de canaux axiaux 30 traversant le séparateur 10 et mettant en communication la première chambre 20 avec le second volume 2, et un premier obturateur 40 élastiquement sollicité contre le premier siège de clapet 21 pour isoler la première chambre 20 du premier volume 1. La première chambre 20 est annulaire et centrée sur l'axe principal X, le premier siège de clapet 21 constituant un bord radialement extérieur de cette chambre et présentant une forme circulaire. Le premier obturateur 20 s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe X principal et présente un diamètre extérieur D inférieur au diamètre Dl du palier 12. Les moyens de clapet comprennent également une seconde chambre 50 creusée dans une seconde extrémité axiale 13 du séparateur 10 tournée vers le second volume 2 et délimitée par un second siège de clapet 51, une seconde série de canaux axiaux 60 traversant le séparateur 10 et mettant en communication la seconde chambre 50 avec le premier volume 1, et un second obturateur 70 élastiquement sollicité contre le second siège de clapet 51 pour isoler la seconde chambre 50 du second volume 2. Le second obturateur 50 présente un diamètre D inférieur au diamètre Dl du palier 12. Les canaux axiaux 30 de la première série débouchent d'un côté dans la première chambre 20 et d'un côté opposé dans un interstice radial 31 entre le second obturateur 70 et le palier 12. De même, les canaux axiaux 60 de la seconde série débouchent d'un côté dans la seconde chambre 50 et d'un côté opposé dans un interstice radial 61 entre le premier obturateur 40 et le palier 12. Les premier et second obturateurs 40 et 70 travaillent l'un quand la suspension débat en compression et l'autre quand la suspension débat en extension. Selon l'invention, le premier obturateur 40 est normalement en appui sur le premier siège de clapet 21 le long d'une ligne d'appui 41, le premier obturateur 40 comprenant une partie 42 s'étendant au-delà de la ligne d'appui 41, cette partie étant de largeur radiale non uniforme. Cette partie 42 est radialement extérieure relativement à la ligne d'appui 41. On entend par largeur radiale de la partie extérieure 42 la largeur entre la ligne d'appui 41 et un bord libre extérieur de la partie 42, cette largeur étant considérée selon une direction radiale par rapport à l'axe principal X. La largeur radiale de la partie extérieure 42 varie en fonction de la position angulaire autour de l'axe principal X. Le premier obturateur 40 comprend également une partie radialement intérieure 43 relativement à la ligne d'appui 41 présentant une forme annulaire centrée sur l'axe principal X, de largeur radiale constante et égale à une largeur de référence Lr. On notera que, logiquement, la ligne d'appui 41 est de forme correspondante à celle du premier siège de clapet 21. Cette ligne est donc circulaire, et centrée sur l'axe principal X. Comme on le voit sur les figures 2, 4 et 6 la partie radialement extérieure 42 du premier obturateur 40 comprend une pluralité de premières zones 421 de même première largeur radiale L1, mutuellement séparées par une pluralité de secondes zones 422 de même seconde largeur radiale L2 inférieure à la première. On définit ici la largeur radiale d'une première ou seconde zone s'étendant autour de l'axe principal X sur un secteur angulaire déterminé comme étant la largeur radiale maximale de ladite zone le long dudit secteur angulaire déterminé. Si la largeur radiale varie le long de la zone considérée, comme sur la figure 4, on considérera donc la largeur maximale comme étant la largeur radiale de la zone. De préférence, la partie radialement extérieure 42 comprend trois premières zones 421 et trois secondes zones 422. Elle peut également comprendre plus de trois premières zones 421. Ces premières zones 421 s'étendent autour de l'axe principal X sur des secteurs angulaires de même taille, et sont séparées par des secondes zones 422 s'étendant elles aussi autour de l'axe principal X sur des secteurs angulaires de même taille. De préférence également, la première largeur L1 de chaque première zone 421 est supérieure à 30% de la largeur radiale totale de l'obturateur 40 au niveau de ladite première zone 421. On entend ici la largeur radiale totale de l'obturateur 40 au niveau de ladite première zone 421 comme étant la somme de la largeur de référence Lr et de la première largeur L1. De plus, il est préférable que la seconde largeur L2 des secondes zones 422 soit inférieure à 30% de la première largeur L1 des premières zones 421. On choisit fréquemment cette seconde largeur L2 égale à zéro, comme sur la figure 2, l'obturateur 40 ne s'étendant alors pas au-delà de la ligne d'appui 41 au niveau des secondes zones 422. On va maintenant décrire trois exemples de 15 réalisation de l'invention, en référence aux figures, 2, 4 et 6. L'obturateur de la figure 2 comprend trois premières zones 421 en secteurs d'anneaux, séparées par trois secondes zones de largeur radiale nulle. Les première et seconde zones 421 et 422 s'étendent chacune sur un secteur angulaire de 60 . Les secteurs d'anneaux s'inscrivent dans un même anneau centré sur l'axe principal X. Le rayon intérieur de la partie radialement intérieure 43 de l'obturateur est de 7 millimètres environ. Le rayon de la ligne d'appui 41 est de 12 millimètres environ, la largeur de référence Lr étant de millimètres environ. La première largeur radiale Li est de 2,5 millimètres environ. La figure 3 représente la largeur radiale totale de l'obturateur (en millimètres, échelle de gauche) et la levée de l'obturateur mesurée le long d'une ligne d'extraction (en millimètres, échelle de gauche), en fonction de la position angulaire autour de l'axe principal X (en radians, en abscisse), pour une différence de pression prédéterminée entre les premier et second volumes. La ligne d'extraction est représentée en traits interrompus sur la figure 3. On voit que la levée du bord de l'obturateur varie de façon sinusoïdale avec la position angulaire, passe par un maximum au centre des premières zones 421 et par un minimum au centre des secondes zones 422. La levée maximum est de 0,324 millimètres environ et la levée minimum est de 0,300 millimètres environ. L'obturateur de la figure 4 comprend trois premières zones 421 présentant des formes identiques en croissants de lunes. Ces premières zones 421 sont délimitées chacune d'un côté radialement extérieur par un bord sensiblement parabolique 423, de concavité tournée vers l'axe principal X. Les trois premières zones 421 sont décalées angulairement de 120 autour de l'axe principal X. Plus précisément, les axes de symétrie respectifs des bords paraboliques 423 passent chacun par l'axe principal X et sont mutuellement décalés angulairement de 120 autour de cet axe. Les bords paraboliques 423 respectifs de deux premières zones 421 voisines se prolongent pour former le bord extérieur de la seconde zone 422 séparant lesdites premières zones voisines. Ces bords paraboliques se rejoignent sensiblement au centre de la seconde zone 422, cette zone présentant une largeur radiale minimum précisément en ce point de jonction. Le rayon intérieur de la partie radialement intérieure 43 de l'obturateur est de 6,5 millimètres environ. Le rayon de la ligne d'appui 41 est de 9, 5 millimètres environ, la largeur de référence Lr étant de 3 millimètres environ. La première largeur radiale Ll est de 1,5 millimètres environ. La largeur radiale minimum des secondes zones 422, mesurée au centre de ces zones, est de 0,3 millimètres environ. La figure 5 est similaire à la figure 3. On voit que la levée maximum est de 0,240 millimètres et se produit au centre des premières zones 421, c'est-à-dire à l'endroit où ces premières zones sont les plus larges. La levée minimum est de 0,232 millimètres et se produit au centre des secondes zones 422, c'est-à-dire à l'endroit où ces secondes zones sont les plus étroites. L'obturateur de la figure 6 comprend trois premières zones 421 présentant des formes identiques en oreilles. Ces premières zones 421 sont délimitées chacune d'un côté radialement extérieur par un bord sensiblement en arc de cercle 424, de concavité tournée vers l'axe principal X, centré sur un foyer 425. Les trois premières zones 421 sont décalées angulairement de 120 autour de l'axe principal X. Plus précisément, les foyers 425 respectifs des bords en arc de cercle 424 sont mutuellement décalés angulairement de 120 autour de cet axe. Les secondes zones 422 sont de largeur radiale nulle. L'intérêt de l'invention ressort bien des figures 3 et 5. On comprend bien que l'obturateur est moins rigide au niveau des premières zones 421 que des secondes zones 422. Quand la différence de pression entre les premier et second volumes 1 et 2 s'accroît, des zones de fuites vont d'abord se créer au niveau des premières zones 421, ces premières zones décollant du siège de clapet avant les secondes zones. La levée de l'obturateur est ainsi rendue progressive. La matière ajoutée au-delà de la ligne d'appui a une influence sur la déformation de l'obturateur. En modulant la largeur radiale de la partie extérieure de l'obturateur, on crée, pour une sollicitation déterminée subie par l'obturateur, des zones de déformation préférentielle. Il est possible de moduler cette progressivité en jouant sur les largeurs radiales relatives des première et seconde zones, sur les secteurs angulaires couverts par ces zones, sur leurs formes, sur les largeurs radiales de ces zones relativement à la largeur radiale de la partie intérieure de l'obturateur. La forme exacte des première et seconde zone est déterminée par calcul et validée par des essais pour obtenir la courbe débit/ pression recherchée pour le dispositif d'amortissement. L'invention s'applique à des obturateurs de type encastré et à des obturateurs de type entre appuis. Dans le premier cas, les premières zones font toujours saillie vers l'extérieur de l'obturateur, comme représenté sur les figures 2, 4 et 6. Un obturateur entre appuis est en appui sur un siège de clapet extérieur par une ligne d'appui proche de son bord extérieur, et sur un siège de clapet intérieur par une autre ligne d'appui proche de son bord intérieur. L'obturateur peut alors porter des premières zones qui s'étendent au-delà de la ligne d'appui correspondant au siège de clapet extérieur, comme sur les figures 2, 4 et 6. Il peut également comprendre des premières zones qui s'étendent au-delà de la ligne d'appui correspondant au siège de clapet intérieur, c'est-à-dire vers l'axe principal X. Dans ce cas la partie 42 de l'obturateur, constituée des premières et secondes zones, est radialement intérieure relativement à la ligne d'appui. L'obturateur entre appuis peut comprendre des premières zones seulement du côté extérieur, seulement du côté intérieur, ou des deux côtés à la fois. L'invention s'applique à des séparateurs dont les sièges de clapets ne sont pas circulaires mais de formes quelconque. De façon à moduler encore la courbe pression/ débit du dispositif d'amortissement, le séparateur peut comprendre un orifice de fuite mettant en communication de façon permanente les premier et second volumes. La figure 7 représente en traits pleins la courbe pression (en abscisse)/ débit (en ordonnée) dans le sens de passage du volume 2 vers le volume 1, pour un dispositif d'amortissement selon l'invention comprenant un orifice de fuite permanente. La zone I de cette courbe correspond au débit obtenu à l'aide de l'orifice de fuite. La zone II correspond au débit modulé à l'aide des premières zones de l'obturateur. La courbe en traits interrompus de la figure 7 correspond à un dispositif d'amortissement identique en tous points à celui de l'invention mais dépourvu d'orifice de fuite permanente et dont l'obturateur ne comprend pas de partie radialement extérieure 42. On voit que la levée de l'obturateur est beaucoup plus brutale. On notera que le dispositif de l'invention est particulièrement simple et économique puisque la progressivité de la levée de l'obturateur est obtenue seulement en modifiant légèrement la forme de cet obturateur. Il n'est pas nécessaire de faire intervenir des disques accessoires plaqués sur l'obturateur. Le dispositif d'amortissement de l'invention peut être utilisé pour des suspensions hydropneumatiques, auquel cas le séparateur est solidaire du corps de l'amortisseur. Il peut également être utilisé pour une suspension munie d'un amortisseur à piston. Dans ce cas, le séparateur est solidaire du piston et coulisse dans le corps de l'amortisseur. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'amortissement à laminage hydraulique pour amortir des oscillations de pression s'exerçant entre des premier et second volumes de fluide hydraulique (1, 2), ce dispositif comprenant un séparateur cylindrique (10) présentant un axe principal (X) et séparant les deux volumes de fluide, et des moyens de clapet anti-retour tarés mettant les deux volumes de fluides sélectivement en communication, les moyens de clapet comprenant au moins une première chambre (20) creusée dans une première extrémité axiale (11) du séparateur (10) tournée vers le premier volume (1) et délimitée par un premier siège de clapet (21) une première série de canaux axiaux (30) traversant le séparateur (10) et mettant en communication la première chambre (20) avec le second volume (2), et un premier obturateur (40) élastiquement sollicité contre le premier siège de clapet (21) pour isoler la première chambre (20) du premier volume (1), caractérisé en ce que le premier obturateur (40) est normalement en appui sur le premier siège de clapet (21) le long d'une ligne d'appui (41) , le premier obturateur (40) comprenant une partie (42) s'étendant au- delà de la ligne d'appui (41), cette partie étant de largeur radiale non uniforme. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ligne d'appui (41) est circulaire. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite partie (42) comprend une pluralité de premières zones (421) de même première largeur (L1), mutuellement séparées par une pluralité de secondes zones (422) de même seconde largeur (L2) inférieure à la première. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite partie (42) comprend au moins trois premières zones (421). 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la première largeur (L1) de chaque première zone (421) est supérieure à 30% de la largeur radiale totale de l'obturateur (40) au niveau de ladite première zone (421). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la seconde largeur (L2) des secondes zones (422) est inférieure à 30% de la première largeur (L1) des premières zones (421) . 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les premières zones (421) présentent des formes en secteur d'anneau. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les premières zones (421) présentent des formes en oreilles, délimitées d'un côté opposé à la ligne d'appui (41) par un bord en arc de cercle. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les premières zones (421) présentent des formes en croissants de lunes, délimitées d'un côté opposé à la ligne d'appui (41) par un bord parabolique. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la partie (42) de l'obturateur (40) s'étendant audelà de la ligne d'appui (41) est radialement extérieure relativement à cette ligne d'appui (41). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la partie (42) de l'obturateur (40) s'étendant audelà de la ligne d'appui (41) est radialement intérieure relativement à cette ligne d'appui (41). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'obturateur (40) est de type encastré. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'obturateur (40) est de type entre appuis.