Brevet FR2988647A1 — publié le 20131004

AMORTISSEUR HYDRAULIQUE COMPORTANT UN DISPOSITIF DE REGULATION DE DEBIT La présente invention concerne un amortisseur, en particulier pour la suspension d'un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé de ce type d'amortisseur. Les véhicules automobiles comportent généralement des suspensions reliant des bras de suspension à la caisse du véhicule, comprenant pour chaque roue un ressort supportant la charge du véhicule, et un amortisseur qui freine les oscillations de ce ressort. Un type d'amortisseur hydraulique connu comporte une tige disposée dans l'axe d'un corps tubulaire, comprenant à une extrémité un piston coulissant dans ce corps, afin de séparer une chambre de compression se trouvant du côté opposé à la tige, d'une chambre de détente traversée par cette tige. Le guidage qui permet la sortie de la tige hors de la chambre de détente, comporte une étanchéité dynamique afin de fermer cette chambre. La tige et le corps de l'amortisseur sont fixés chacun sur un des deux éléments à relier, les bras de suspension et la caisse du véhicule. Les débattements de la suspension entraînent un coulissement du piston déplaçant le liquide d'une chambre vers l'autre, en passant par des orifices calibrés pouvant contenir des clapets, qui freinent différemment le passage de ce fluide dans le sens de la compression ou de la détente, de manière à obtenir une loi d'amortissement adaptée pour assurer le confort ainsi que la tenue de route du véhicule. Les amortisseurs sont généralement prévus pour amortir de manière importante le mode d'oscillation propre de la caisse sur ses suspensions, qui est de l'ordre de 1 à 2Hz, et pour au-delà de cette fréquence comporter un niveau d'amortissement le plus faible possible, de manière à filtrer en particulier les vibrations verticales de fréquence plus élevée venant des irrégularités de la route lors du roulage. Un problème qui se pose est que les modes propres de rebond des roues, venant de l'élasticité des pneumatiques ainsi que de la masse non suspendue de ces roues, qui sont de l'ordre de 13 à 17Hz, peuvent ne pas être suffisamment amortis. On obtient alors des rebonds de roue pouvant provoquer des vibrations importantes des trains roulants, ou des décollements des roues du sol, qui peuvent affecter le confort ainsi que la tenue de route. On est alors généralement obligé de réaliser un compromis donnant un amortissement suffisant du mode propre des roues, mais qui ne laisse pas assez libre les oscillations des suspensions pour les gammes de fréquences proches, en particulier pour les fréquences comprises entre ce mode propre et celui de la caisse. Un type d'amortisseur connu, présenté notamment par le document FR1364982, comporte sur le piston une soupape sensible à la pression contenue dans l'une des chambres, permettant de diminuer la force d'amortissement en dehors de la fréquence donnée par le mode propre des roues. Un autre type d'amortisseur connu, présenté notamment par le document JP-A2-55126139, comporte un oscillateur fixé sur la tige, comprenant une masse maintenue par des ressorts, qui étant excitée suivant sont mode d'oscillation propre, ouvre des canaux mettant en communication les deux chambres de l'amortisseur. Toutefois ces dispositifs de régulation de passage du débit d'une chambre à l'autre, ne tiennent pas compte simultanément de la pression dans les chambres et de la fréquence d'oscillation du piston, pour optimiser le passage du fluide en dehors d'une fréquence particulière à amortir. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un amortisseur hydraulique disposant d'une partie mobile suivant un axe comprenant une tige liée à un piston séparant deux chambres fermées, comportant un dispositif de régulation de débit entre ces chambres, caractérisé en ce que ce dispositif comprend une masse mobile séparant les chambres, qui est fixée par des ressorts comportant une raideur axiale pour constituer un résonateur disposant d'un mode propre correspondant à une fréquence particulière à amortir, et une cloison séparant aussi les deux chambres, qui est fixée sur cette partie mobile par des ressorts, cette cloison comprenant des passages de fluide partiellement fermés par des éléments liés à la masse mobile, qui donnent une section de passage maximal quand la masse et la cloison ont des mouvements similaires, et une section de passage minimal quand la masse et la cloison ont des mouvements inverses. Un avantage de l'amortisseur selon l'invention est qu'en dehors de la fréquence particulière, la pression dans une des chambres provoque un déplacement similaire de la masse mobile et de la cloison, la section de passage reste importante, l'amortissement donné par l'amortisseur est faible, et pour la fréquence particulière, la masse entre en résonance en provoquant des mouvements inverses par rapport à la cloison, ce qui réduit au moins pendant une partie des périodes d'oscillation la section de passage, l'amortissement devient plus important. L'amortisseur selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, les surfaces mesurées suivant la projection axiale de la masse mobile et de la cloison percée, sont sensiblement identiques. Selon un mode de réalisation, la masse mobile comporte sur une face tournée vers la cloison, des tiges axiales qui traversent des perçages de cette cloison, chaque tige axiale disposant d'une section réduite au niveau de la cloison quand le dispositif est au repos, et des sections plus importantes qui s'ajustent dans ces perçages quand la masse et la cloison comportent un décalage relatif important par rapport à cette position de repos. En particulier, la masse mobile peut comporter une rondelle disposant d'un perçage central, supportant les tiges axiales formant une couronne autour de ce perçage central. Les tiges axiales peuvent comporter chacune une section circulaire constante, comprenant une réduction de section formant sensiblement deux cônes se rattachant par un petit diamètre commun, qui se trouve au niveau de la cloison quand le système est au repos. Avantageusement, la masse mobile et la cloison sont insérées axialement entre deux ressorts prenant appui sur la partie mobile. Avantageusement, les ressorts de la masse mobile et de la cloison ont des raideurs sensiblement identiques. Selon un mode de réalisation, le contour de la masse mobile ou de la cloison, est inséré axialement entre deux ressorts prenant appui sur les côtés d'une rainure circulaire intérieure réalisée dans un creux axial de la partie mobile. Le dispositif de régulation de débit peut être inséré dans un creux de la tige ou du piston. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile disposant d'amortisseurs hydrauliques pour amortir les débattements de la suspension, comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. Avantageusement, la fréquence particulière de la masse mobile est sensiblement égale à celle du mode propre du rebond de la roue concernée par l'amortisseur. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un amortisseur selon l'invention, comprenant un dispositif de régulation de débit situé dans la tige ; - la figure 2 un schéma en coupe axiale d'un amortisseur suivant une variante, comprenant un dispositif de régulation de débit situé dans le piston ; - la figure 3 présente le dispositif de régulation de débit au repos ; - la figure 4 présente ce dispositif lorsque l'amortisseur travaille en détente, en dehors de la fréquence particulière à amortir ; 2 98864 7 5 - la figure 5 présente ce dispositif lorsque l'amortisseur travaille en compression, en dehors de la fréquence particulière à amortir ; et - la figure 6 présente ce dispositif lorsque l'amortisseur travail à la fréquence particulière à amortir. 5 La figure 1 présente un amortisseur 1 comportant un corps cylindrique 2, comprenant une extrémité inférieure fermée, et une extrémité supérieure disposant d'un guidage d'une tige axiale 4 coulissant dans ce corps. La tige 4 est fixée à un élément de suspension du véhicule supportant une roue, et le corps 2 à la caisse de ce véhicule, de manière à amortir les débattements de 10 la suspension. Un piston 6 comportant une étanchéité, est fixé sur l'extrémité inférieure de la tige 4 de manière à séparer une chambre basse de compression 8, d'une chambre haute de détente 10. La partie basse de la tige 4, comporte un creux axial 22 relié par des 15 perçages radiaux 14 situés à son extrémité supérieure, à la chambre de détente 10. Le fluide peut comme indiqué par les flèches, en venant de cette chambre de détente 10 rentrer dans le creux axial 22, puis traverser un dispositif de régulation de débit 20 se trouvant dans ce creux, pour ensuite arriver dans la chambre de compression 8 en passant par un perçage axial 20 12 du piston 6. La figure 2 présente en variante le piston 6 comprenant deux perçages axiaux se trouvant radialement décalés, qui comportent chacun un dispositif de régulation de débit 20. La tige 4 et le piston 6 ne comportent pas de perçage axial, le fluide s'échange entre les deux chambres 8, 10 uniquement 25 par les dispositifs de régulation de débit 20, comme indiqué par les flèches. La figure 3 présente le dispositif de régulation de débit 20, disposé dans le creux axial 22 de la partie basse de la tige 4, comportant une masse mobile 24 comprenant une rondelle disposant d'un perçage central 26, recevant sur sa face inférieure des tiges axiales 28 formant une couronne 30 autour de ce perçage central. 2 9 8864 7 6 Le contour de la rondelle de la masse mobile 24, est inséré axialement entre deux ressorts identiques prenant appui sur les côtés d'une rainure circulaire intérieure réalisée dans le creux axial 22, de manière à permettre une oscillation axiale de cette masse autour de sa position centrale de repos. 5 La masse mobile 24 insérée entre deux ressorts 32, constitue un résonateur comprenant un mode propre dont la fréquence est accordée sur celle du mode propre du rebond de la roue associée à l'amortisseur 1. Le dispositif de régulation de débit 20 comporte de plus une cloison mobile 40, formant un disque dont le contour est aussi inséré axialement 10 entre deux ressorts identiques 42 comprenant la même raideur que ceux de la première masse 24, qui prennent appui de la même manière sur les côtés d'une autre rainure circulaire intérieure. Chaque tige axiale 28 traverse un perçage de la cloison 40. Ces tiges axiales 28 disposent d'une section circulaire constante, comprenant vers le 15 bas une réduction de section 30 comportant une diminution progressive de diamètre, puis une augmentation de ce diamètre pour revenir vers la section constante. On obtient ainsi deux cônes se rattachant par un petit diamètre commun, qui se trouve axialement au niveau de la cloison 40 quand le système est au repos. 20 Les surfaces mesurées suivant la projection axiale de la masse 24 et de la cloison percée 40, sont prévues pour être sensiblement identiques, en particulier en ajustant le diamètre du perçage central 26, de manière à obtenir en statique un même déplacement de cette masse et de cette cloison constituant des pistons, sous l'effet d'une pression du fluide venant d'une des 25 deux chambres 8, 10 qui est présentée par la flèche P, et agissant sur ces pistons pour comprimer les ressorts 32, 42. Le fonctionnement du dispositif de régulation de débit 20 est le suivant. L'amortisseur 1 comporte des passages de fluides entre les deux chambres 8, 10, qui amortissent le mode basse fréquence d'oscillation 30 propre de la caisse sur ses suspensions, autour de 1 à 2Hz, et qui laisse relativement libre ce passage pour les fréquences plus élevées. Pour des fréquences assez éloignées du mode propre de rebond des roues, disposant d'une fréquence généralement comprise entre 13 et 17Hz, les mouvements de la tige 4 liée au moyeu de la roue n'excitent pas le mode propre de la masse 24. La masse 24 ainsi que la cloison percée 40, se déplacent alors peu sous l'effet des mouvements dynamiques. Par contre sous l'effet de la pression P dans la chambre de détente 10 comme présenté figure 4, ou de la pression P dans la chambre de compression 8 comme présenté figure 5, la masse 24 et la cloison percée 40 développent les mêmes forces qui compriment de la même manière leurs ressorts 32, 42. On obtient alors un même mouvement de l'ensemble formé par la masse 24 et la cloison percée 40, vers le bas pour un travail de l'amortisseur en détente, ou vers le haut pour un travail de l'amortisseur en compression. Les réductions de section 30 des tiges axiales 28 restent alors alignées sur la cloison percée 40. On conserve pour ce fonctionnement un passage important du fluide au travers de la cloison percée 40, et un faible amortissement qui permet de filtrer efficacement les mouvements verticaux des roues dus principalement aux irrégularités de la route. La figure 6 présente le dispositif de régulation de débit 20, comportant sa masse 24 qui est excitée à sa fréquence propre par l'oscillation de la suspension. On a alors un fort déplacement de cette masse 24, qui comprime fortement le ressort 32, et se déplace d'un bout à l'autre de sa course. Par ailleurs la pression du fluide dans les chambres lors des oscillations de la suspension, varie en phase avec le mouvement de la tige 4 de l'amortisseur, la pression dans la chambre de compression 8 augmentant quand cette tige descend, et inversement la pression dans la chambre de détente 10 augmentant quand cette tige remonte. Les variations de pression dans les chambres 8, 10, provoquent un déplacement axial de la cloison 40. On obtient alors comme présenté sur cette figure, des positions où la masse 24 se trouve au plus bas alors que la pression est plus élevée dans la chambre de compression inférieure 8, et inversement des positions où la masse se trouve au plus haut alors que la pression est plus élevée dans la chambre de détente supérieure 10. On a alors un mouvement axial inverse de la masse 24 et de la cloison 40, les réductions de section 30 des tiges 28 sont décalées par rapport à cette cloison, au moins pendant une partie de la durée de chaque période d'oscillation, ce qui referme les perçages de la cloison. On notera que le principe de cet amortisseur peut s'appliquer avec un nombre de tiges 28 variable, comprenant des réductions de section 30 pouvant comporter différentes formes. Par ailleurs, le mouvement du résonateur accordé en fréquence pourrait être un pivotement d'une masse autour d'un axe de pivot. On obtient donc un amortissement plus important de l'amortisseur 1 pour la fréquence particulière, qui permet de freiner les oscillations de la suspension provoquées par les rebonds de la roue, en laissant beaucoup plus libre les oscillations des fréquences éloignées de cette fréquence particulière. On obtient un confort important du véhicule.