Brevet FR3026154A1 — publié le 20160325

DISPOSITIF D'AMORTISSEMENT DE ROTATION À COEFFICIENT DE RAIDEUR VARIABLE ET À CHANGEMENT DE PENTE L'invention concerne les dispositifs d'amortissement, et plus précisément ceux qui sont chargés d'amortir la rotation d'un élément ou organe. Comme le sait l'homme de l'art, lorsque l'on veut que le déplacement d'un élément ou organe soit amorti de façon variable, on doit généralement 1 o utiliser un dispositif d'amortissement à gaz ou à ressort(s). Un dispositif d'amortissement à gaz permet d'avoir un coefficient de raideur qui augmente avec la compression du gaz et qui peut présenter un brusque changement de pente. Mais sa tige ne peut généralement être utilisée qu'en translation et donc son utilisation pour amortir un élément ou 15 organe rotatif nécessite d'importantes adaptations complexes et/ou onéreuses. Un dispositif d'amortissement à ressorts de torsion en série permet d'avoir un coefficient de raideur qui augmente avec la compression, mais il présente un encombrement important et ne permet pas d'avoir un coefficient 20 de raideur présentant un brusque changement de pente. L'invention a notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet un dispositif d'amortissement comprenant un cylindre, contenant un gaz, et une tige. Ce dispositif d'amortissement se caractérise par le fait : 25 - que son cylindre définit au moins une chambre contenant le gaz et munie d'une butée, - qu'il comprend une première plaque de friction solidarisée fixement au cylindre, et une seconde plaque de friction immobile et au contact de la première plaque de friction, et 30 - que sa tige est montée à rotation dans le cylindre et comprend au moins une paroi propre, en cas d'entraînement en rotation, à faire varier un volume d'une chambre pour induire une première variation d'un coefficient de raideur tant qu'elle ne contacte pas sa butée, puis, une fois le contact établi, à entraîner en rotation le cylindre par rapport à la seconde plaque de friction afin de provoquer un frottement de la première plaque de friction par rapport à la seconde plaque de friction, propre à induire une seconde variation du coefficient de raideur. On obtient ainsi un dispositif d'amortissement peu encombrant et présentant un comportement précis. Le dispositif d'amortissement selon l'invention peut comporter 1 o d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - son cylindre interne peut définir deux chambres contenant le gaz et munies chacune d'une butée, et sa tige peut comprendre deux parois associées respectivement à ces deux chambres ; 15 > les parois peuvent être contenues dans deux plans sensiblement parallèles et décalés par rapport à un axe de rotation de leur tige ; - ses première et seconde plaques de friction peuvent être agencées de sorte que leur frottement induise une seconde variation du coefficient de raideur monotone croissante ou bien sensiblement nulle ; 20 - sa première plaque de friction peut fermer une extrémité de chaque chambre. L'invention propose également un véhicule comprenant au moins un dispositif d'amortissement du type de celui présenté ci-avant. Un tel véhicule peut, par exemple, être de type automobile, ou 25 constituer un vélo comprenant un pédalier solidarisé fixement à un axe de rotation auquel sont solidarisées fixement deux manivelles couplées respectivement à deux pédales via deux dispositifs d'amortissement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur 30 lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue de côté, un exemple de dispositif d'amortissement selon l'invention, - la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue du dessus (du côté de la tige), le dispositif d'amortissement de la figure 1, et - la figure 3 illustre schématiquement au sein d'un diagramme un exemple de courbe d'évolution du coefficient de raideur (CR) d'un dispositif d'amortissement selon l'invention en fonction de l'angle de rotation (a) de sa tige. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif d'amortissement D destiné à amortir la rotation d'un élément ou organe. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le 1 o dispositif d'amortissement D est destiné à équiper un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Par exemple, il pourrait servir à amortir les rotations d'une pédale d'habitacle (comme par exemple la pédale de frein). Mais l'invention n'est pas limitée à cette application. Elle concerne en effet tout système ou appareil ou encore dispositif comportant au moins un organe 15 ou élément dont les rotations doivent faire l'objet d'un amortissement. Ainsi, l'invention concerne également les vélos comprenant un pédalier solidarisé fixement à un axe de rotation auquel sont solidarisées fixement deux manivelles couplées respectivement à deux pédales via deux dispositifs d'amortissement. 20 On a schématiquement représenté sur les figures 1 et 2 un exemple de réalisation d'un dispositif d'amortissement D selon l'invention. Comme illustré, un dispositif d'amortissement D, selon l'invention, comprend un cylindre CE, une tige TA, et des première PF1 et seconde PF2 plaques de friction. 25 Le cylindre CE définit au moins une chambre CHi et est réalisé dans un matériau rigide et résistant, comme par exemple un métal (éventuellement de l'acier) ou une matière plastique. Par exemple le choix du matériau peut dépendre du couple qu'il doit supporter. On notera que dans l'exemple illustré non limitativement sur la figure 30 2, le cylindre CE définit deux chambres CH1 et CH2 (i = 1 ou 2) placées sensiblement symétriquement par rapport à un axe de rotation AR de la tige TA. Mais il pourrait ne définir qu'une seule chambre CHi ou bien plus de deux chambres (par exemple trois ou quatre). Chaque chambre CHi contient du gaz et est munie de sa propre butée Bi. Dans ce cas, la tige TA comprend deux parois PV1 et PV2 associées respectivement aux deux chambres CH1 et CH2. Un tel agencement permet de bien répartir la pression qui est exercée par la tige TA lors de son entraînement en rotation amorti. Chaque butée Bi peut être une protubérance définissant une face d'appui ou un point d'appui et présentant une extension plus ou moins grande. Par ailleurs, chaque butée Bi peut faire partie intégrante du cylindre CE ou bien être une pièce rapportée sur ce dernier (Cl), par exemple par 1 o soudage ou collage. La première plaque de friction PF1 est solidarisée fixement au cylindre CE. La seconde plaque de friction PF2 est destinée à être immobilisée et au contact de la première plaque de friction PF1. Cette immobilisation peut se 15 faire par rapport à un élément fixe voisin. Les première PF1 et seconde PF2 plaques de friction sont donc destinées à frotter l'une contre l'autre lorsque le cylindre CE est entraîné en rotation par rapport à la seconde plaque de friction PF2, comme on le verra plus loin. Par exemple, la première plaque de friction PF1 peut comporter une 20 face avant munie d'un revêtement rugueux, et la seconde plaque de friction PF2 peut comporter une face arrière interne orientée vers la face avant de la première plaque de friction PF1 (et donc opposée à une face avant externe) et munie d'un autre revêtement rugueux, éventuellement identique à celui de la première plaque de friction PF1. 25 A titre d'exemple non limitatif, la première plaque de friction PF1 peut présenter une forme annulaire (sensiblement circulaire), et la seconde plaque de friction PF2 peut être un disque sensiblement circulaire. Par ailleurs, la première plaque de friction PF1 peut éventuellement servir à fermer une extrémité « avant » de chaque chambre CHi. Mais cela 30 n'est pas obligatoire. En effet, le cylindre CE pourrait être fermé par une paroi avant (hormis au niveau du passage de la tige TA) et la première plaque de friction PF1 pourrait être solidarisée à cette paroi avant du cylindre CE. La solidarisation de la première plaque de friction PF1 au cylindre CE, se fait préférentiellement par soudage. Mais elle pourrait également se faire par sertissage ou par collage. La tige TA est montée à rotation dans le cylindre CE et comprend au moins une paroi PVi propre, en cas d'entraînement en rotation, à faire varier un volume d'une chambre CHi pour induire une première variation d'un coefficient de raideur CR du dispositif d'amortissement D tant qu'elle ne contacte pas la butée Bi de cette chambre Bi. Chaque paroi PVi est également propre, une fois qu'elle a établi un contact avec la butée Bi de la chambre CHi associée, à entraîner en rotation le cylindre CE par rapport à la seconde plaque de friction PF2 afin de provoquer un frottement de la première plaque de friction PF1 par rapport à la seconde plaque de friction PF2, propre à induire une seconde variation du coefficient de raideur CR, différente de la première variation. On comprendra donc que lorsque l'on entraîne en rotation la tige TA sur un premier secteur angulaire compris entre deux valeurs prédéfinies égales à 00 (correspondant au contact avec une para d'extrémité PAi de la chambre CHi) et al (correspondant au contact avec la butée Bi), on se trouve dans un premier régime où l'amortissement est exclusivement assuré par la compression du gaz induite par la variation du volume de chaque chambre CHi. Par conséquent, le coefficient de raideur CR du dispositif d'amortissement D fait l'objet d'une première variation, éventuellement sensiblement monotone croissante selon une première pente, comme illustré non limitativement sur la figure 3. Puis, lorsque l'on continue d'entraîner en rotation la tige TA sur un second secteur angulaire compris entre deux valeurs prédéfinies égales à al (+E) et a2, on se trouve dans un second régime où l'amortissement est assuré non seulement par la compression maximale du gaz (résultant du volume minimal de chaque chambre CHi), mais également par le frottement relatif des première PF1 et seconde PF2 plaques de friction. Par conséquent, le coefficient de raideur CR du dispositif d'amortissement D fait l'objet d'une seconde variation, différente de la première variation. Cette seconde variation peut être sensiblement nulle pour induire un brusque changement de pente, comme illustré non limitativement sur la figure 3. Mais dans une variante de réalisation la seconde variation pourrait être sensiblement monotone croissante selon une seconde pente différente de la première pente. Cette dernière variante nécessite que le coefficient de friction de la première plaque de friction PF1 par rapport à la seconde plaque de friction PF2 ne soit pas constant. On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 2, que chaque chambre CHi peut éventuellement comporter une butée complémentaire BCi située dans un même plan que la butée Bi afin d'augmenter la surface de contact de la paroi PVi associée pour faciliter la rotation du cylindre CE par rapport à la seconde plaque de friction PF2. 1 o Chaque butée complémentaire BCi peut être une protubérance définissant une face d'appui ou un point d'appui et présentant une extension plus ou moins grande. Par ailleurs, chaque butée complémentaire BCi peut faire partie intégrante du cylindre CE ou bien être une pièce rapportée sur ce dernier (Cl), par exemple par soudage ou collage. 15 On notera également qu'il est avantageux d'assurer de façon permanente un bon centrage du cylindre CE par rapport à la seconde plaque de friction PF2. Pour ce faire, et comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, la seconde plaque de friction PF2 peut comprendre, sur une partie périphérique située au-dessus de la première plaque de friction PF1, au 20 moins une ouverture Oj semi annulaire, et la première plaque de friction PF1 peut comprendre sur sa face avant au moins une protubérance PRj destinée à être logée dans une ouverture Oj correspondante et à coulisser dans cette dernière (Oj) lorsqu'elle est entraînée en rotation par rapport à la première plaque de friction PF1 sur une portion du second secteur angulaire. 25 Dans l'exemple illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, la seconde plaque de friction PF2 comprend deux ouvertures Oj semi annulaires, et la première plaque de friction PF1 comprend deux protubérances PR1 et PR2 (j = 1 ou 2), mais la seconde plaque de friction PF2 pourrait ne comprendre qu'une seule ouverture Oj semi annulaire, et la 30 première plaque de friction PF1 pourrait ne comprendre qu'une seule protubérance PRj. Dans une variante de réalisation non illustrée, la première plaque de friction PF1 pourrait comprendre au moins une ouverture Oj semi annulaire, et la seconde plaque de friction PF2 pourrait comprendre sur sa face arrière interne au moins une protubérance PRj. L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels : - un comportement plus précis que celui offert par un dispositif d'amortissement à ressorts de torsion de l'art antérieur, - un encombrement bien moins important que celui d'un dispositif d'amortissement à ressorts de torsion de l'art antérieur. REVENDICATIONS1. Dispositif d'amortissement (D) comprenant un cylindre (CE), contenant un gaz, et une tige (TA), caractérisé en ce que ledit cylindre définit au moins une chambre (CHi) contenant ledit gaz et munie d'une butée (Bi), en ce qu'il comprend une première plaque de friction (PF1) solidarisée fixement audit cylindre (CE) et une seconde plaque de friction (PF2) destinée à être immobilisée et au contact de ladite première plaque de friction (PF1), et en ce 1 o que ladite tige (TA) est montée à rotation dans ledit cylindre (CE) et comprend au moins une paroi (PVi) propre, en cas d'entraînement en rotation, à faire varier un volume de ladite chambre (CHi) pour induire une première variation d'un coefficient de raideur tant qu'elle ne contacte pas ladite butée (Bi), puis, une fois ledit contact établi, à entraîner en rotation ledit cylindre (CE) par 15 rapport à ladite seconde plaque de friction (PF2) afin de provoquer un frottement de ladite première plaque de friction (PF1) par rapport à ladite seconde plaque de friction (PF2), propre à induire une seconde variation dudit coefficient de raideur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit 20 cylindre (CE) définit deux chambres (CHi) contenant ledit gaz et munies chacune d'une butée (Bi), et en ce que ladite tige (TA) comprend deux parois (PVi) associées respectivement à ces deux chambres (CHi). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites parois (PVi) sont contenues dans deux plans sensiblement parallèles et 25 décalés par rapport à un axe de rotation (AR) de ladite tige (TA). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites première (PF1) et seconde (PF2) plaques de friction sont agencées de sorte que leur frottement induise une seconde variation dudit coefficient de raideur sensiblement nulle. 30 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites première (PF1) et seconde (PF2) plaques de friction sont agencées de sorte que leur frottement induise une seconde variation dudit coefficient de raideur monotone croissante. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite première plaque de friction (PF1) ferme une extrémité de chaque chambre (CHi). 7. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif d'amortissement (D) selon l'une des revendications précédentes. 8. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est de type automobile. 9. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il constitue un vélo comprenant un pédalier solidarisé fixement à un axe de rotation 1 o auquel sont solidarisées fixement deux manivelles couplées respectivement à deux pédales via deux dispositifs d'amortissement (D).