Brevet FR3093155A1 — publié le 20200828

Description Titre de l'invention : AMORTISSEUR HYDRAULIQUE EQUIPE D'UNE BUTEE DE FIN DE COURSE AUTO-ADAPTABLE [0001] La présente invention concerne un amortisseur hydraulique disposant d'une butée de fin de course, ainsi qu'un véhicule automobile équipé de ce type d'amortisseur. [0002] Les véhicules automobiles comportent généralement pour chaque roue une suspension comprenant un ressort de suspension, et un amortisseur télescopique hydraulique qui freine les mouvements de cette suspension. En particulier l'amortisseur peut comporter une butée hydraulique de fin de course, qui arrête le mouvement en bout de course pour éviter un choc sur une butée rigide. [0003] Un type de butée hydraulique de fin de course réglable connu, présenté notamment par le document US-A-32077270, comporte une tige recevant une poussée axiale d'un mouvement à freiner, entraînant un piston coulissant dans un cylindre présentant une série de perçages répartis sur la longueur. Un système de commande manuelle disposé à l'extérieur du cylindre, permet de régler la fermeture de ces perçages afin d'ajuster le niveau de freinage de la butée. [0004] Toutefois le réglage de cc type de butée ne comporte aucun automatisme permettant de s'adapter à différentes charges. [0005] Un autre type de butée connu pour un amortisseur de suspension de véhicule, présenté notamment par le document FR-A1-3050000, comporte une tige de vérin comprenant à son extrémité inférieure un piston d'amortissement pour réaliser l'amortissement principal, se prolongeant vers le bas par une chemise qui en fin de course de compression vient s'ajuster autour d'un tube intérieur de butée. [0006] La chemise comporte une série de perçages répartis axialement, qui sont fermés les uns après les autres lors de l'introduction du tube dans cette chemise afin de freiner de plus en plus fortement le transfert de fluide venant de la chambre extérieure formée autour de la chemise, vers la chambre en avant du piston à l'intérieur du tube. On obtient un freinage de plus en plus élevé de la fin de course de compression de l'amortisseur. [0007] Un ressort de poussée disposé en dessous du piston principal, vient un peu avant la fin de course de l'amortisseur presser sur un boisseau coulissant axialement dans le tube de butée qui comporte des perçages additionnels à différentes hauteurs. [0008] Une chambre de contrôle disposée dans le tube de butée en dessous du boisseau, comporte un passage limité de fluide vers l'extérieur afin de freiner le mouvement de descente de ce boisseau sous l'effet du ressort de poussée, et le mouvement de remontée de ce boisseau sous l'effet d'un ressort de rappel. 2 [0009] De cette manière un appui rapide du ressort de poussée sur le boisseau, lors d'un dé- battement important de la suspension réalisé de manière occasionnelle pour un véhicule peu chargé, ne descend pas le boisseau freiné par le fluide de la chambre de contrôle, présentant une dynamique lente. Les perçages du tube de butée restent ouverts, donnant une grande souplesse à la butée de fin de course ce qui apporte un confort élevé. [0010] Un appui fréquent du ressort de poussée sur le boisseau, avec un véhicule chargé en- traînant cette fréquence, finit par descendre le boisseau qui ferme des perçages du tube de butée en durcissant plus fortement la butée de fin de course. On obtient une sécurité en évitant un talonnement de la suspension pour ce véhicule chargé. [0011] Toutefois ce type de butée comprenant un boisseau réglable intérieur au tube de butée, ne convient pas pour une butée hydraulique de fin de course comportant un piston venant à l'intérieur du tube de butée présentant des perçages répartis sur sa longueur. [0012] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. [0013] Elle propose à cet effet un amortisseur hydraulique comportant un piston d'amortisseur se déplaçant axialement lors d'une compression dans une direction appelée avant qui est tournée vers un fond d'amortisseur, recevant vers l'avant une tige comprenant à son extrémité un piston de butée rentrant dans un tube fixe de butée de fin de course présentant des perçages qui freinent le fluide sortant de ce tube, cet amortisseur étant remarquable en ce qu'il comporte un boisseau coulissant autour du tube, maintenu axialement entre un ressort de rappel avant prenant appui sur le fond d'amortisseur pour le rappeler dans une position arrière, et un ressort de rappel amère prenant appui sur le piston d'amortisseur pour le rappeler dans une position avant, le boisseau comprenant une portée arrière fermant dans la position arrière des perçages arrière du tube et une portée avant fermant dans la position avant des perçages avant du tube, et comprenant une chambre séparée axialement en deux volumes par un segment d'étanchéité fixe. [0014] Un avantage de cet amortisseur est que le boisseau coulissant autour du tube, comportant les deux volumes de la chambre séparés par le segment d'étanchéité, présente avec un débit de fuite une dynamique de déplacement lente sous l'effet des deux ressorts de rappel. [0015] Dans le cas d'un véhicule peu chargé le boisseau est rappelé dans la position arrière, ce qui ferme les perçages arrière du tube et libère les perçages avant en donnant une loi de freinage sur une grande course de la butée pour véhicule peu chargé assurant le confort. Les fonctionnements rapides de la butée ne déplacent pas le boisseau à cause de sa dynamique lente. 3 [0016] Dans le cas d'un véhicule fortement chargé la pression du ressort de rappel arrière s'appliquant pendant longtemps finit par déplacer le boisseau, ce qui libère les perçages arrière et ferme les perçages avant du tube. On obtient alors un fonctionnement neutralisé de la butée pour le début de sa course laissant le fonctionnement uniquement du piston d'amortisseur, et un freinage plus important pour sa fin de course adapté à la charge, ce qui permet de conserver un confort de conduite. [0017] L'amortisseur hydraulique selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0018] Avantageusement, la chambre forme un volume annulaire en contact avec le tube, fermé aux extrémités par les portées du boisseau en appui sur ce tube. [0019] Dans ce cas, avantageusement le segment d'étanchéité présente un diamètre intérieur fixé dans une gorge extérieure du tube, et un diamètre extérieur ajusté dans la chambre. [0020] De plus, avantageusement le segment d'étanchéité présente un débit de fuite du fluide entre les deux volumes. [0021] Avantageusement, les positions avant et arrière du boisseau sont définis chacune par un jonc ajusté dans une gorge extérieure du tube. [0022] Avantageusement, les ressorts de rappel sont des ressorts hélicoïdaux ajustés dans un tube intérieur recevant le piston d'amortisseur. [0023] Avantageusement, des perçages du tube forment des fentes longitudinales partant de l'extrémité arrière de cc tube, présentant une largeur qui se réduit vers l'avant, les perçages anière étant disposés axialement au niveau de ces fentes. [0024] Avantageusement, les perçages arrière présentent une section totale de passage du fluide supérieure à celle des passages avant. [0025] Avantageusement, les perçages avant sont disposés en arrière de la fin de course du piston de butée. [0026] L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile équipé d'amortisseurs hy- drauliques de suspension, comportant des amortisseurs comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. [0027] L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages appa- raîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : [0028] [fig.1] présente en coupe axiale la partie avant d'un amortisseur selon l'invention au repos, le véhicule étant à vide ; [0029] [fig.2] présente cet amortisseur en fonctionnement au début de la butée de fin de course ; [0030] [fig.3] présente cet amortisseur en fonctionnement à la fin de la butée de fin de course ; [0031] [fig.4] présente l'amortisseur au repos le véhicule étant chargé ; [0032] [fig.5] présente cet amortisseur en fonctionnement au début de la butée de fin de course ; et [0033] [fig.6] présente cet amortisseur en fonctionnement à la fin de la butée de fin de course. [0034] La figure 1 présente un amortisseur télescopique comportant du côté avant indiqué par la flèche AV, un tube intérieur 4 disposé dans un tube extérieur 2 formant un corps, contenant un piston d'amortisseur 6 fixé sur une tige 8 séparant deux chambres hydrauliques pour réaliser l'amortissement principal du mouvement de la suspension. Le volume entre les tubes extérieur 2 et intérieur 4 contenant un gaz sous pression, reçoit le trop-plein de fluide venant de l'entrée de la tige 8 dans l'amortisseur lors de sa compression. [0035] La tige 8 comporte une prolongation 10 en avant du piston d'amortisseur 6, comprenant à son extrémité avant un piston de butée 12 équipé sur son pourtour d'un joint d'étanchéité, qui rentre vers la fin de course de l'amortisseur dans un tube de butée 14 comprenant un fond d'extrémité avant 16 lié aux tubes extérieur 2 et intérieur 4. [0036] Le tube de butée 14 comporte des fentes longitudinales 20 partant de son extrémité arrière, couvrant près de la moitié de sa longueur, présentant une grande largeur à l'extrémité arrière, qui se réduit progressivement vers l'avant. [0037] Le tube de butée 14 comporte de plus deux séries de perçages, chacune étant alignée transversalement, comprenant des perçages arrière 22 disposés environ au premier tiers de l'extrémité avant des fentes 20, et des perçages avant 24 disposés près du fond avant 16. [0038] Un boisseau 30 coulisse entre le tube de butée 14 et le tube intérieur 4, en permettant un passage libre du fluide de chaque côté grâce à des fentes longitudinales extérieures 32 formées autour de ce boisseau. [0039] Le boisseau 30 comporte une portée annulaire avant 36 et une portée annulaire arrière 38 ajustées autour du tube de butée 14, formant un guidage comprenant une étanchéité sur ce tube. [0040] Le boisseau 30 peut coulisser suivant une course limitée de chaque côté par un jonc annulaire 34 engagé dans une gorge extérieure du tube de butée 14, entre une position arrière où sa portée arrière 38 ferme les perçages arrière 22, et une position avant où sa portée avant 36 ferme les perçages avant 24. [0041] Une chambre annulaire cylindrique 40 définie entre les deux portées 36. 38 du boisseau 30, en contact avec le tube de butée 14, reçoit à l'intérieur un segment annulaire 42 fixé dans une gorge extérieure de ce tube. Le segment 42 présente un contour extérieur ajusté sur la surface de la chambre annulaire, de manière à séparer axialcment un volume avant et un volume arrière de cette chambre en permettant un petit débit de fuite entre elles. [0042] On obtient une dynamique lente de coulissement du boisseau 30 donné par le transfert de fluide entre les deux volumes de la chambre annulaire 40, qui est freiné par le débit de fuite autour du segment 42. [0043] Le boisseau 30 est maintenu axialement entre deux ressorts hélicoïdaux de rappel ajustés dans le tube intérieur 4, comprenant un ressort de rappel avant 44 prenant appui sur le fond d'extrémité 16 pour rappeler le boisseau dans une position arrière en appui sur le jonc arrière 34, où les perçages arrière 22 sont fermés, les perçages avant 24 restant ouverts. [0044] Un ressort de rappel arrière 46 prend appui sur le piston d'amortisseur 6 pour rappeler le boisseau 30 dans une position avant en appui sur le jonc avant 34, avec les perçages avant 24 fermés et les perçages arrière 22 ouverts. [0045] Les ressorts de rappel 44, 46 sont guidés dans le tube intérieur 4 cc qui assure un faible frottement et une absence de bruit. [0046] En variante la chambre annulaire 40 peut être formée à l'extérieur du boisseau 30 contre le tube intérieur 4, avec un segment fixé à ce tube. [0047] Le véhicule étant à vide, le ressort de rappel avant 44 maintient le boisseau 30 dans sa position arrière, lors du roulage du véhicule des passages rapides de l'amortisseur sur la butée de fin de course, avec une fréquence d'environ un Hertz qui est celle de la suspension, ne modifient pas cette position du boisseau grâce à la dynamique lente de transfert dans sa chambre annulaire 40. [0048] La figure 2 présente l'amortisseur en début de sa fin de course, le piston de butée 12 étant entré dans le tube de butée 14. On a un freinage faible au début grâce au débit de fluide passant par une partie large des fentes 20, et par les perçages avant 24. [0049] La figure 3 présente l'amortisseur à la fin de sa fin de course, le piston de butée 12 étant arrivé au bout du tube de butée 14, avec un freinage progressif pendant toute cette course importante comprenant d'abord la fermeture des fentes 20. On a ensuite le fonctionnement avec uniquement les perçages avant 24, qui sont fermés un peu avant l'extrémité de la fin de course afin d'appliquer un freinage énergique à cette extrémité. [0050] On obtient un niveau de confort élevé avec un freinage progressif sur la course complète de la butée de fin de course. [0051] La figure 4 présente le véhicule chargé au repos, le piston de butée 12 arrivant juste au début du tube de butée 14. La pression du ressort de rappel arrière 46 pousse le boisseau 30 vers l'avant en comprimant le ressort de rappel avant 44, ce qui déplace ce boisseau en libérant les perçages arrière 22 et en fermant les perçages avant 24. [0052] Lors du roulage du véhicule avec des petites oscillations de la suspension, les 6 perçages arrière 22 dégagés s'ajoutant aux fentes 20, la butée de fin de course ne freine quasiment pas l'amortisseur. Avantageusement les perçages arrière 22 présentent une section totale dc passage supérieure à celle des perçages avant 24. L'amortissement se fait essentiellement par le fonctionnement du piston d'amortisseur 6. [0053] La figure 5 présente le véhicule avec l'amortisseur arrivant en début de fin de course, le piston dc butée 12 venant dc fermer les perçages arrière 22. [0054] On a alors un fonctionnement de la butée de fin de course sur une course réduite, allant jusqu'à la fin dc course présentée figure 6, mais avec un freinage important grâce à la fermeture des perçages avant 24. [0055] On obtient alors pour le véhicule en charge avec une assiette plus basse à la fois un amortissement normal pour les petites oscillations et un freinage important sur la course restante pour les grandes oscillations, ce qui assure le confort et la tenue de route. [0056] Après un déchargement du véhicule, le piston d'amortisseur 6 remonte en réduisant la pression sur le ressort de rappel arrière 46. Le boisseau 30 remonte aussi sous l'effet du ressort de rappel avant 44, avec une dynamique lente pour revenir dans la position d'origine présentée figure 1. [0057] On obtient de manière simple et efficace, sans liaison avec l'extérieur ni système électrique, un réglage passif auto-adaptatif dc la butée de fin de course. On notera que la butée de fin de course comporte des composants simples en nombre réduit, cc qui lui donne un coût modéré. 7