Brevet FR2936579A1 — publié le 20100402

l La présente invention concerne une suspension pneumatique amortie par un ensemble de dispositifs d'amortissement réglables et variables qui s'autorégulenl dans les différentes phases de fonctionnement par plusieurs éléments indépendants qui régulent la compression et la détente du gaz (ici l'air) et la circulation du fluide (ici de l'huile). La suspension pneumatique amortie objet de cette demande de brevet comporte plusieurs dispositifs majeurs. L'un des dispositifs concerne la compression par écrêtement de la courbe de compression du gaz en adaptant le volume de la chambre de compression du gaz (l'air). Un autre des dispositifs concerne la détente en contrôlant le laminage de l'huile par un système qui s'autorégule en fonction de la variation de la pression du gaz. L'augmentation ou la diminution de la pression d'un gaz lors de sa compression ou de sa détente est régie par la loi de Boyle et Mariotte P x `' = K : la pression d'un gaz est inversement proportionnelle à son volume. L'une des difficultés majeures des suspensions pneumatiques lors de la compression est le durcissement expansif (trop rapide et brutal) de la suspension en fin de compression. Un des dispositif selon l'invention permet l'écrêtement de la courbe hyperbolique de compression du gaz (l'air) en ralentissant la vitesse d'augmentation de la pression du gaz (l'air) en adaptant par autorégulation le volume disponible dans lequel est compressé le gaz (l'air). La difficulté majeure actuelle des suspensions pneumatiques lors de la détente est l'adaptation du laminage d'un fluide (l'huile) qui fait fonction d'amortisseur, à la variation du niveau de pression du gaz (l'air). Un des dispositifs selon l'invention permet d'adapter automatiquement le niveau de laminage du fluide (l'huile) en fonction de la variation de la pression du gaz (l'air) : plus la pression est élevée, plus le laminage de l'huile est important et freine d'autant la détente d'une part et plus la pression diminue, plus le laminage de l'huile diminue et libère la détente d'autre part. Ces dispositifs selon l'invention sont mis en place par la construction d'un ensemble qui comprend un cylindre CY1 dans lequel est inséré un 2' cylindre CY2 dans lequel coulisse un piston PT1 dont l'intérieur est creux avec dans le creux un séparateur mobile SM1 qui crée une chambre CI-Il remplie de gaz (l'air) en séparant le fluide (l'huile) du gaz (l'air). Une tige-piston TP1, insérée à travers le séparateur SM1, coulisse en fonction de la variation de la pression du fluide et du gaz pour pénétrer plus ou moins soit dans la chambre CHI. soit dans la chambre CH4. Ce coulissement de la tige-piston modifie la surface du séparateur SM1 sur laquelle s'exerce la pression du fluide et du gaz. La l chambre CHI est relié (ici avec un flexible F) à la chambre CH2 d'un cylindre CY3 extérieur qui comporte à l'intérieur un piston mobile PT3 qui crée deux chambres CH2 et CH3 remplies de gaz (l'air) à volumes variables V2 et V3. (Schéma 1/5 ù fig 1, 1 bis et 2) Sur le haut de cet assemblage des cylindres CY1 et CY2 est fixé un capuchon CA qui ferme les extrémités hautes des cylindres. Ce capuchon est percé transversalement d'un trou TRI qui sert de logement à un barillet BA pivotant, démontable et interchangeable. Dans la masse du capuchon CA comprise entre la surface de la base du capuchon et le trou TRI il est installé un clapet CL, muni d'une visse VIS5 de réglage, qui permet, uniquement dans un sens, la communication (passage de l'huile) entre les chambres CI-14 et CH5. Dans cette masse il est percé un trou TR2 qui permet le passage de l'huile entre la chambre CH4 et le trou TRI, ainsi qu'un trou TR3 et une lumière L1 qui permettent la communication (passage de l'huile) entre les chambres CH4, CH5. (schémas 2/5 et 3/5 ù fig 4, 5 et 6) Cette construction crée un système qui comporte six chambres dont trois chambres CH4, CH5 et CH6 remplies d'un fluide (l'huile) avec des volumes variables V4 et V6 et constant V5 qui communiquent entre elles, deux chambres CHI et CH2 remplies de gaz (l'air) à volumes variables V 1 et V2 qui communiquent entre elles et une sixième chambre C1-13 remplie d'air à volume variable V3. Les pressions des chambres CHI, CH2 et CH3 sont réglables par un système de valves SV1 et SV2 indépendantes l'une de l'autre. La valve SV 1 est fixée sur le cylindre CY3 au niveau de la chambre CH2 et commande la pression des chambres CHI et CI-12 (ces deux chambres sont reliées entre elles par le flexible F). La valve SV2 est fixée sur le cylindre CY3 au niveau de la chambre CH3 et permet de prédéterminer la pression de cette chambre. (Schémas 1/5, 2/5 et 3/5 ù fig 1 à 6) L'intérieur du barillet BA qui est introduit dans le trou TRI du capuchon CA, est séparé par deux parois PA1 et PA2 en trois chambres CH7 et CH8 remplies d'huile et CH9 remplie d'air et en contact avec la pression atmosphérique. Dans ces chambres plusieurs éléments mobiles et fixes sont installés pour permettre la régulation du passage (laminage) du fluide (l'huile) pendant la phase de détente. (schéma 4/5 - fig 9) Deux visses VIS 1 et VIS2 sont fixées aux extrémités EX1 et EX2 du tube TB 1 du barillet BA. La visse VIS1 ferme l'extrémité EX1 du barillet et sert d'appui au ressort RI qui est installé dans la chambre CH8. La visse VIS2 introduite dans l'extrémité EX2 est creuse pour permettre à une troisième VIS3 d'être vissée à l'intérieur. Cette visses VIS3 qui sert d'appui à un ressort R2 installé dans la chambre C'H9, est également creuse pour permettre le passage de l'air (la pression atmosphérique) et l'introduction d'une visse VIS4 1 qui sert d'appui à une tige TG formée de deux parties aux diamètres différents qui coulisse à travers les parois PA1 et PA2 de la chambre étanche CH7 au centre du barillet BA. (schéma 4/5 û fig 9 à II) Un piston à tiroir PT4 dont la tête est perforée pour permettre le passage de l'huile, est placé dans la chambre CH8 entre la visse VIS1 et la paroi PA1. Le ressort RI, placé entre la visse VIS1 et l'intérieur du piston PT4, pousse ce dernier vers la paroi PA1. Un piston mobile PT5 dans lequel est vissée la visse VIS4, est placé dans la chambre CH9 entre la visse VIS2 et la paroi PA2. Un ressort R2 est installé dans la chambre CH9 entre la visse VIS3 et le piston PT5 repoussant ce dernier vers la paroi PA2. La résistance du ressort R2 est supérieure à celle du ressort RI. La différence de résistance entre les ressorts R1 et R2 peut être modifiée et prédéterminée en fonction de la pression choisie dans la chambre CHI et des conditions d'utilisation. (schéma 4/5 û fig 9 à 11) Plusieurs lumières fentes (ici 4) L2, L3, L4 et L5 de tailles différentes sont percées longitudinalement autour du tube TB1 en regard de la lumière L1 du capuchon CA. Deux gorges G l et G2 sont creusées autour du tube TB I (extérieur du barillet BA) en regard des trous TR2 et TR3 du capuchon CA. Dans les gorges sont forés 1 trou dans la gorge G 1 et plusieurs trous dans la gorge G2 ce qui permet le passage de l'huile des chambres CH4 et CH5 vers l'intérieur du barillet (chambres CH7 et CH8) quelque soit la lumière L2, L3, L4 et L5 choisie par le pivotement du barillet dans le trou TRI pour prédéterminer le débit maximum du fluide (l'huile). (Schéma 3/5 û fig 7 et 8) L'huile circule de la chambre CH5 vers la chambre CH4 en passant par le trou TR3 puis à travers le piston PT4 et la lumière (L2, L3, L4 ou L5) choisie pour le débit de l'huile. Le piston PT4 va réguler le laminage de l'huile en ouvrant ou fermant plus ou moins la lumière par laquelle circule l'huile. Ce mouvement est commandé par la tige TG qui coulisse à travers les parois PA 1 et PA2 en appuyant plus ou moins sur la tête du piston PT4 en fonction de la variation de la pression du gaz (l'air) qui se transmet à l'huile. La tige TG qui coulisse à travers la paroi PA2 est en contact avec la visse VIS4 solidaire du piston PT5 et elle va coordonner les mouvements des pistons PT4 et PT5. Les douze dessins annexés (regroupés en 5 pllanches, dénommées schéma, 30 comprenant plusieurs figures chacune) illustrent l'invention : - le schéma 1/5 (3 figures : 1, 1 bis et 2) représente en coupe l'ensemble de l'assemblage de la construction dans deux positions extrêmes de fonctionnement. - le schéma 2/5 (3 figures : 1 bis, 3 et 4) représente en coupe l'ensemble de 1 l'assemblage de la construction en position intermédiaire ainsi qu'une vue en coupe du capuchon CA. - le schéma 3/5 (4 figures : 5, 6, 7 et 8) représente en coupe le capuchon CA et le barillet BA. - le schéma 4/5 (3 figures : 9, 10, et Il) représente en coupe le barillet BA dans trois positions différentes de fonctionnement. - le schéma 5/5 (5 figures : 1 bis, 3, 4, 6 et 10) ser: d'illustration pour l'abrégé de l'invention. Lors de la compression (enfoncement du piston PT1) le fluide (l'huile) circule librement entre les chambres CH4. CH5 et CH6 en passant par le clapet CL, la lumière L 1 et le trou TR3. Le volume total du fluide (l'huile) dans l'ensemble des chambres est constant. Le volume VTP1 de la tige du piston PT1 qui pénètre dans la chambre CH4 diminue le volume total des chambres CH4. CH5 et CH6 ce qui oblige l'huile à s'épancher vers un autre volume. Le volume d'huile correspondant à cette diminution va comprimer le gaz (l'air) de la chambre CHI par l'intermédiaire du séparateur mobile SM1 qui sépare l'huile de l'air. La tige-piston TP1 du séparateur mobile SM1 coulissant de la chambre CH4 vers l'intérieur de la chambre CHI va modifier la surface d'application de la pression sur le séparateur mobile SM1 et écrêter la vitesse d'augmentation du niveau de la pression. Plus le piston PT1 s'enfonce, plus le volume VTP 1 de sa tige augmente et plus le volume d'huile correspondant comprime le gaz (l'air) et inversement lors de la détente. Les deux chambres CHI et CH2 étant reliées par le flexible F, les pressions PSI et PS2 des deux chambres CHI et CH2 sont identiques. Au début de la phase de compression l'augmentation de la pression du gaz dans la chambre CHI va faire coulisser la tige-piston TP1 amortissant l'augmentation de la pression du gaz (l'air). En préréglant soit en augmentant, soit en diminuant la pression initiale de la chambre CHI par la valve SV 1 il est possible de modifier l'assiette du véhicule et d'adapter la compression de l'air. A la fin de la phase de compression, lorsque le niveau des pressions PS 1 et PS2 des chambres CHI et CH2 atteint puis dépasse le niveau prédéterminé de la pression PS3 de la chambre CH3, le piston PT3 est repoussé dans la chambre CH3 ce qui augmente le volume de la chambre CH2 c.a.d le volume total des chambres CHI et CH2. Le volume dans lequel le gaz (l'air) est comprimé augmentant, la vitesse d'augmentation de la pression va être ralentie (P = K/V) évitant le durcissement brutal de la fin de compression. 1 Lors de la phase de détente l'huile passe de la chambre CH6 dans la chambre CH5 puis dans la chambre CH4 en traversant la chambre CH8 du barillet BA. Les pressions PS6, PS5 et PS4 dans ces chambres sont identiques. L'huile circulant de la chambre C1-14 dans la chambre CH7, la pression PS7 de cette dernière sera identique aux pression PS6, PS5 et PS4. La tige TG ayant deux parties de diamètre différent chacune, la pression PS7 (chambre CH7) va exercer une poussée sur la surface représentant la différence de section des deux parties de la tige TG. Cette poussée va faire coulisser la tige TG dans un mouvement de va et vient en fonction de la variation de la pression PS7. En ce déplaçant vers l'extrémité EX2 lorsque la pression PS7 augmente, la tige TG fait reculer le piston PT5 en comprimant le ressort R2 et permet au piston PT4, poussé par son ressort R1, d'avancer vers la paroi PA1 et donc de réduire la lumière L2, L3, L4 ou L5 choisie ce qui augmente l'intensité du laminage. Lorsque la pression PS7 diminue, le ressort R2 repousse le piston PT5 qui repousse la tige TG qui à son tour repousse le piston PT4 ce qui augmente la taille de la lumière choisie diminuant l'intensité du laminage. Le changement de pression tout au long de la phase de détente va commander le coulissement de la tige TG qui adaptera l'intensité du laminage de l'huile à la pression du gaz en faisant varier l'ouverture de la lumière choisie. Plus le niveau de la pression PS7 exercé sur la tige TG est élevé, plus la tige TG est repoussée vers l'extrémité EX2 et plus la lumière 1 (2, 3, 4 ou 5) choisie est fermée donc le laminage de l'huile est très important et l'amortissement de la détente est très élevé (enfoncement fort important de la suspension). Plus le niveau de la pression PS7 de l'huile diminue, plus le ressort R2 repousse le piston PT5 donc la tige TG qui repousse à son tour le piston PT4 ce qui ouvre de plus en plus la lumière L (2, 3, 4 ou 5) choisie diminuant le laminage c.a.d l'intensité de l'amortissement. C'est l'autorégulation de l'adaptation de l'amortissement à la variation de la pression du gaz (l'air) de la suspension pneumatique. En fonction des caractéristiques du pilote (taille, poids...) et des conditions d'utilisation (relief, sol...) de nombreux réglages peuvent être apportés, notamment par la modification des pressions des chambres CHI, CI-12 et CH3 par les valves SV1 et SV2. En prédéterminant la pression de la chambre CHI, ce qui fait coulisser la tige piston TPI, il est possible de modifier l'assiette du véhicule et la variation de la pression en début de compression. En modifiant la pression PS3 (chambre CH3), celle-ci peut être prédéterminée grâce à la valve SV2. il est possible de choisir à quel niveau de pression le principe 1 d'écrêtement de la courbe de compression de l'air va commencer. II est possible d'installer plusieurs pistons mobiles indépendants dans le cylindre CY3 et créer plusieurs chambres CH2, CH3, CH4, CH5 ...) ayant des pressions différentes étageant la compression. En ouvrant ou en fermant plus ou moins le clapet ,CL, il est possible de régler le débit de l'huile lors de la compression pour permettre un assouplissement ou un durcissement de la compression. Pendant une compétition le poids du véhicule va diminuer (carburant consommé), il est possible d'adjoindre à la chambre CHI ou CH2 une valve de décompression avec une commande permettant au pilote, tout en continuant de rouler. d'ajuster la pression (PSI et PS2) en fonction de la diminution du poids du véhicule. Inversement lorsque le poids du véhicule augmente (ravitaillement), il est possible d'adjoindre un système de compression qui utilise les oscillations de la suspension comme principe moteur et énergétique pour augmenter la pression des chambres CHI et CI-12. Le pivotement (rotation) du barillet BA dans son logement (trou TRI) permet de 15 choisir la taille de la lumière L (2, 3, 4 ou 5) pour régler le débit maximum de l'huile en fonction des caractéristiques d'utilisation. Le comportement de la suspension amortie lors de petits et moyens chocs peut être modifié par le réglage de la visse VIS4. Elle commande le déplacement de la tige TG. De même la visse VIS2 permet de modifier le comportement de la suspension amortie lors des 20 gros chocs. Les réglages devant tenir compte des conditions d'utilisation, il est installé un système de chauffage de l'huile par des résistances chauffantes (ici des crayons) à l'intérieur des chambres remplies d'huile et notamment la chambre CH5 à volume constant pour permettre à l'huile d'atteindre la température de fonctionnement tout en gardant le 25 véhicule à l'arrêt et effectuer les réglages désirés. Le chauffage de l'huile pourra être alimenté en énergie et contrôlé par un système interne au véhicule ou externe au véhicule qui peut être débranché. Le principe d'écrêtement de la courbe de compression du gaz (l'air) est adaptable à tous les systèmes de suspension pneumatique et notamment à une fourche avant 30 télescopique d'une motocyclette et peut être utilisé dans toutes les industries qui doivent se servir de suspensions pneumatiques en reliant l'ensemble des parties comprises dans le cylindre CY3 à la chambre de compression de la suspension utilisée (ici le flexible F reliant le cylindre CY3 à la chambre CI-Il dans laquelle est c•.omprimée l'air). 1 Plusieurs évolutions et applications industrielles sont envisageables. Le capuchon CA de la suspension amortie fixé sur le haut de la suspension étant indépendant permet de modifier à volonté la longueur des cylindres CY1 et CY2 ainsi que la longueur de la tige du piston PT1 sans modifier les caractéristiques de la suspension amortie. Cette possibilité permet l'adaptation de la suspension à tous les véhicules. Une grande gamme de suspension amortie de longueurs différente peut être envisagée. Le barillet BA étant interchangeable et pouvant être retiré aisément permet son remplacement par d'autres. Il est donc possible de transformer les caractéristiques de la suspension en ayant une gamme de barillets réglés différemment en fonction des conditions d'utilisation. Selon l'invention les dispositifs de la suspension amortie sont principalement destinés à équiper des véhicules, notamment des véhicules motorisés et plus spécialement des motocyclettes pour la suspension arrière et (ou) la fourche avant. Cette invention de suspension pneumatique amortie permet de rouler en sécurité avec efficacité et confort sur tous les types de terrains. REVENDICATIONS1) û Suspension hydropneumatique auto-réglable caractérisée par un dispositif qui crée un système de six chambres (trois remplies de gaz CHI, CH2, CH3 et trois remplies d'huile CH4, CH5, CH6) dans un ensemble qui est constitué par un cylindre CY1 dans lequel est inséré un 2ème cylindre CY2 dans lequel coulisse un piston dont l'intérieur est creux avec dans le creux un séparateur mobile SM1, dans lequel coulisse une tige piston TP1, qui sépare le fluide (l'huile) et le gaz (l'air) en créant une chambre CHI à volume variable reliée par tous moyens appropriés (ici par le flexible F) à la chambre CH2 d'un troisième cylindre CY3 dans lequel est installé un piston mobile PT3 qui crée deux chambres CH2 et CH3 à volume variable et équipée chacune d'une valve SV1 et SV2. La chambre CH3 sert de volume d'expansion lors de la compression du gaz dans les chambres CHI et CH2. Un capuchon CA dans lequel est installé un barillet BA, est placé au sommet des cylindres CY1 et CY2 pour fermer l'ensemble constitué. 2) û Suspension hydropneumatique auto-réglable selon la revendication 1 caractérisée par un capuchon CA, placé sur le sommet des deux cylindres CY1 et CY2, dans lequel est usiné une lumière L1 et plusieurs trous dont un équipé d'un clapet CL, un longitudinalement TRI et deux autres TR2 et TR3 qui font communiquer le trou TRI avec les chambres CH4 et CH5 permettant la circulation de l'huile entre les différentes chambres. 3) û Suspension hydropneumatique auto-réglable selon la revendication 1 caractérisée par un dispositif de valves SV1 et SV2, indépendantes l'une de l'autre, installées sur chacune des chambres CH2 et CH3 ce qui permet de prédéterminer la pression des chambres remplies de gaz. 4) û Suspension hydropneumatique auto-réglable selon la revendication 1 caractérisée par un dispositif réalisé par l'installation d'une tige piston TP1 qui coulisse à travers le séparateur SM1, qui permet la modification de l'assiette du véhicule et de l'amortissement de la compression du gaz en fonction de la pression prédéterminée choisie dans la chambre CH1. 5) û Suspension hydropneumatique auto-réglable selon la revendication 1 caractérisée par un dispositif constitué d'un barillet BA mobile, pivotant, interchangeable et placé dans le trou TRI du capuchon CA, qui adapte automatiquement l'importance du laminage de l'huile (amortissement de la détente de la suspension pneumatique) enfonction du niveau variable de la pression du gaz. Ce barillet BA, fermé à ses extrémités par deux visses VIS1 et VIS2, comprend trois chambres CH7, CH8, CH9 à travers lesquelles coulisse une tige TG faite de deux parties aux diamètres différents qui commande, en fonction de la pression du gaz transmise par l'huile sur la surface différentielle de la tige TG, le mouvement de va et vient de deux pistons mobiles PT4 et PT5 repoussés chacun par un ressort Rl et R2, adaptant en temps réel l'importance de la taille de la lumière L2 du passage de l'huile (le laminage). 6) û Suspension hydropneumatique auto-réglable selon la revendication 5 caractérisée par un dispositif réalisé par le creusement de deux gorges Gl et G2 dans l'extérieur du corps du barillet BA dans le fond desquelles sont forés des trous et par le percement de plusieurs lumières L2, L3, L4 et L5 de tailles différentes qui permet de prédéterminer le choix de la taille maximum de la lumière servant au laminage en faisant pivoter la barillet BA sur son axe longitudinal. 7) û Suspension hydropneumatique auto-réglable selon la revendication 5 caractérisée par un dispositif composé de deux visses VIS3 et VIS4 introduites dans la visse VIS2 qui ferme l'une des extrémités du barillet BA. L'une permet le réglage de la suspension pour les moyens et petits chocs, l'autre pour les gros chocs. 8) û Suspension hydropneumatique auto-réglable selon les revendications 1, 2 et 6 caractérisée par la possibilité de pouvoir modifier la longueur des cylindres CY1 et CY2 ainsi que la tige du piston PT1 sans modifier les caractéristiques de la suspension hydropneumatique en utilisant le même capuchon CA. 9) û Suspension hydropneumatique auto-réglable selon la revendication 1 caractérisée par un dispositif de résistances chauffantes (ici des crayons chauffants) installées à l'intérieur des chambres remplies d'huile et, notamment ici, dans la chambre CH5 à volume constant, permettant le préchauffage de l'huile pour régler la suspension hydropneumatique à l'arrêt en ayant une température identique à celle de l'utilisation.