Brevet FR3066571A1 — publié le 20181123

SYSTEME D'AMORTISSEMENT HYDRAULIQUE COMPRENANT UNE MASSE INERTIELLE VARIABLE DE FLUIDE La présente invention concerne un système d'amortissement hydraulique à freinage progressif, en particulier pour un amortisseur de suspension d'un véhicule automobile, ainsi qu'un amortisseur de suspension comportant ce système d'amortissement, et un véhicule automobile équipé de ces amortisseurs. Les véhicules automobiles comportent généralement pour chaque roue une suspension comprenant un ressort de suspension, et un amortisseur qui freine les mouvements de la suspension. En particulier les amortisseurs peuvent comporter une butée hydraulique de fin de course, qui délivre une force de freinage de plus en plus importante afin d'arrêter le mouvement avant l'extrémité de la course pour éviter un choc sur cette extrémité. Un type de système d'amortissement connu pour suspension de véhicule, présenté notamment par le document FR-A1-2251751, comporte un alésage séparant deux chambres hydrauliques, recevant une tige coulissante ajustée dans cet alésage qui est liée aux mouvements de l'amortisseur. La surface extérieure de la tige comporte des rainures présentant une section variable en fonction de la position axiale, formant des passages de fluide d'une chambre à l'autre. En fonction de la charge embarquée dans le véhicule, les suspensions sont comprimées différemment ce qui déplace la position moyenne de la tige dans son alésage. On réduit les sections de passage des rainures quand la suspension du véhicule se comprime sous l'effet d'une charge embarquée plus importante, ce qui augmente les forces de freinage des amortisseurs en assurant la sécurité ainsi que le confort. Toutefois cet effet de freinage variable en fonction de la position ne donne pas des caractéristiques particulièrement adaptées pour certains types d'amortissement, en particulier pour des butées de fin de course. 3066571 2 La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un système d'amortissement hydraulique comportant un piston ajusté dans un alésage, qui coulisse dedans suivant un 5 axe principal en présentant une longueur axiale de recouvrement comprenant des surfaces de contact l'une sur l'autre, ce piston séparant deux chambres hydrauliques disposées de part et d'autre, ce système d'amortissement étant remarquable en ce que la longueur de recouvrement varie en fonction du déplacement du piston, et en ce que la surface de 10 contact du piston ou de l'alésage comporte une rainure de passage du fluide d'une chambre à l'autre. Un avantage de ce système d'amortissement est qu'avec l'augmentation de la longueur de recouvrement, on obtient aussi une augmentation de la longueur de la partie fermée de la rainure se trouvant 15 dans cette longueur de recouvrement, ce qui accroît la masse du fluide circulant dans cette partie fermée. En ajustant la section de la rainure et sa longueur, en particulier avec une rainure hélicoïdale sur le contour du piston ou dans l'alésage, on obtient par un effet d'inertie de la masse du fluide dans la partie fermée de la 20 rainure, une force de freinage qui varie progressivement en fonction de l'enfoncement du piston dans l'alésage. On a ainsi en plus de la force de freinage variable suivant la vitesse du piston, un autre paramètre de réglage venant de la longueur et de la section de la partie fermée de la rainure suivant la position du piston. 25 Le système d'amortissement selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Selon un mode de réalisation, la longueur de recouvrement représente la longueur du piston engagée dans l'alésage. 30 En particulier, l'alésage peut comporter du côté opposé à l'entrée du piston, un fond qui est fermé. 3066571 3 Avantageusement, la rainure de passage du fluide est une rainure hélicoïdale. En particulier, la rainure hélicoïdale de passage du fluide peut comporter un pas qui est variable. 5 Dans ce cas, avantageusement le pas de la rainure hélicoïdale de passage du fluide se réduit en fonction de l'enfoncement du piston. En complément, la rainure de passage du fluide peut comporter une section qui est variable. L'invention a aussi pour objet un amortisseur hydraulique prévu pour 10 une suspension de véhicule automobile, comportant un système d'amortissement comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. En particulier, le système d'amortissement peut constituer une butée de fin de course de l'amortisseur. 15 L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile disposant de suspensions équipées d'amortisseurs hydrauliques comportant un système d'amortissement comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et 20 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 présente en coupe axiale un système d'amortissement selon l'invention formant une butée de fin de course, comportant une rainure 25 hélicoïdale réalisée dans l'alésage d'une chemise ; - la figure 2 présente un système d'amortissement similaire comportant une rainure hélicoïdale réalisée sur le contour du piston ; et - la figure 3 est un graphique présentant l'inertie de la masse du fluide hydraulique disposé dans la partie fermée d'une rainure hélicoïdale à pas 30 variable, en fonction de la course du piston. La figure 1 présente une butée de fin de course comportant une chemise 2 comprenant un alésage intérieur 8 disposé suivant un axe 3066571 4 principal A, fermée en dessous par une embase 4 pour délimiter une chambre hydraulique inférieure 6. Un piston 10 est ajusté dans l'alésage 8 pour coulisser axialement avec un jeu minimum, afin d'assurer une étanchéité entre la chambre inférieure 6 5 et une chambre supérieure 12 se trouvant au-dessus de la chemise 2. Le piston 10 comporte un chanfrein d'extrémité 16 qui n'est pas en contact avec l'alésage 8. Une rainure hélicoïdale 14 est usinée dans l'alésage 8 sur toute sa longueur, avec une section et un pas constant. L'extrémité supérieure de la 10 rainure 14 débouche en permanence dans la chambre supérieure 12, et la partie inférieure sous le piston 10 dans la chambre inférieure 6. L'alésage 8 présente une longueur axiale de recouvrement L recevant la partie cylindrique du piston 10 ajustée dedans, ce qui ferme une partie de rainure 14 constituant une canalisation 18 reliant la chambre supérieure 12 à 15 la chambre inférieure 6. La canalisation 18 présente une section constante, et avec le pas constant de la rainure hélicoïdale 14, une longueur proportionnelle à l'enfoncement du piston 10 dans la chemise 2. La canalisation 18 comporte à l'intérieur une masse de fluide égale à la densité de ce fluide multipliée par la longueur et par la section, qui est mise 20 en mouvement lors des oscillations du piston 10 transférant le fluide d'une chambre hydraulique à l'autre 6, 12. La vitesse de cette masse de fluide est directement proportionnelle à la vitesse de déplacement du piston 10, son accélération aussi. La masse de fluide contenue dans la canalisation 18 réalise par son 25 inertie un freinage inertiel s'opposant aux accélérations du piston 10, qui s'ajoute au freinage hydraulique provoqué par le laminage du fluide le long de cette canalisation, s'opposant principalement à la vitesse du piston. On obtient différents effets de freinage sur le piston 10 qui s'accroissent de manière progressive en fonction de l'enfoncement de ce piston dans la 30 chemise 2, augmentant de manière proportionnelle la longueur de recouvrement L et la longueur de la canalisation 18. 3066571 5 Le freinage inertiel et le freinage hydraulique augmentent aussi de manière sensiblement proportionnelle, progressivement, sans à-coups risquant de causer des chocs et des bruits. On réalise de cette manière en particulier une butée de fin de course, 5 comprenant un effort de freinage maximum quand le piston 10 s'approche du fond de l'alésage 8. La figure 2 présente un alésage 8 de la chemise 2 qui est lisse, la rainure hélicoïdale 14 étant formée sur le contour extérieur du piston 10. On obtient de la même manière une canalisation 18 formée par la 10 rainure hélicoïdale 14 se trouvant dans la longueur axiale de recouvrement L, fermée par la chemise 2. De la même manière avec une rainure hélicoïdale 14 présentant une section et un pas constants, on obtient une masse de fluide contenue dans la canalisation 18 qui est directement proportionnelle à l'enfoncement du piston 15 10. Pour les deux variantes présentées figures 1 et 2, afin d'obtenir des lois de freinage particulières du mouvement du piston 10, on peut faire varier de manière progressive ou par étape le pas de la rainure hélicoïdale 14, ou sa section. 20 La figure 3 présente la masse inertielle I du fluide contenu dans la canalisation 18, en fonction de la course C du piston 10. La droite 20 donne la masse inertielle I pour une rainure hélicoïdale 14 à pas et à section constants, cette masse étant directement proportionnelle à la course C. La courbe 22 présente la masse inertielle I pour une rainure hélicoïdale 25 14 comprenant au départ un pas identique à celui donnant la droite 20. Le pas se réduit ensuite progressivement suivant l'avance du piston 10. La masse inertielle I croit de plus en plus rapidement, le freinage inertiel est croissant de la même manière. Le système d'amortissement selon l'invention est avantageusement 30 utilisé pour réaliser une butée de fin de course dans un amortisseur hydraulique télescopique de suspension de véhicule couramment utilisé, contenant déjà des chambres remplies de fluide. 3066571 6 Sans changement de technologie, avec peu d'éléments complémentaires, en utilisant le fluide déjà contenu dans ces amortisseurs, on peut réaliser en particulier des butées de fin de course très progressives, ne délivrant pas de choc ni de bruit, ce qui améliore le confort ainsi que la 5 tenue de route des véhicules. De plus ce type de butée comportant une forte progressivité en fonction de l'enfoncement, s'adapte de manière simple et automatique à la charge du véhicule provoquant une compression de la suspension. On peut réaliser des amortisseurs à freinage variable sans utiliser de système piloté à commande 10 extérieure, qui entraîne des coûts plus importants. REVENDICATIONS1 - Système d'amortissement hydraulique comportant un piston (10) ajusté dans un alésage (8), qui coulisse dedans suivant un axe principal (A) en présentant une longueur axiale de recouvrement (L) comprenant des surfaces de contact l'une sur l'autre, ce piston (10) séparant deux chambres hydrauliques (6, 12) disposées de part et d'autre, caractérisé en ce que la longueur de recouvrement (L) varie en fonction du déplacement du piston (10), et en ce que la surface de contact du piston (10) ou de l'alésage (8) comporte une rainure de passage du fluide (14) d'une chambre à l'autre (6, 12). 2 - Système d'amortissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alésage (8) comporte du côté opposé à l'entrée du piston (10), un fond qui est fermé. 3 - Système d'amortissement selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, caractérisé en ce que la rainure de passage du fluide (14) est une rainure hélicoïdale. 4 - Système d'amortissement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rainure hélicoïdale de passage du fluide (14) comporte un pas qui est variable. 20 5 - Système d'amortissement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pas de la rainure hélicoïdale de passage du fluide (14) se réduit en fonction de l'enfoncement du piston (10). 6 - Système d'amortissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rainure de passage du fluide (14) 25 comporte une section qui est variable. 7 - Amortisseur hydraulique prévu pour une suspension de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un système d'amortissement selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8 - Amortisseur hydraulique selon la revendication 7, caractérisé en ce 30 que le système d'amortissement constitue une butée de fin de course de l'amortisseur. 3066571 8 9 - Véhicule automobile disposant de suspensions équipées d'amortisseurs hydrauliques, caractérisé en ce que ces amortisseurs hydrauliques comportent un système d'amortissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.