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Système de suspension, procédé d'amortissement et élément de locomotion. La présente invention a pour objet un système de suspension comprenant un système hydraulique combiné avec un système pneumatique dans lequel un gaz est comprimé, ledit système pneumatique comportant un cylindre dans la chambre duquel se déplace un piston de compression dudit gaz.
On connaît des systèmes de suspension ou amortisseurs pour autos ou motos comprenant un système hydraulique combiné avec un système de ressort pneumatique, ces systèmes présentant de bonnes caractéristiques d'amortissement.
Le système hydraulique, encore appelé cartouche hydraulique, permet soit un bon amortissement de légères vibrations, soit un bon amortissement pour de grands chocs, mais ne permet pas à lui seul d'assurer un bon amortissement de légères vibrations et de grands chocs. Pour pallier à cet inconvénient, le système hydraulique a été combiné à un système pneumatique, ce dernier système présentant une mauvaise progressivité d'amortissement.
Le système de suspension qui combine un système de suspension hydraulique avec un système de suspension pneumatique permet un bon amortissement de vibrations grâce au système hydraulique et un bon amortissement de grands chocs grâce au système pneumatique.
Lors de la compression du gaz, par exemple de l'air ou de l'azote, présent dans le système pneumatique, ce gaz se réchauffe. En cas de sollicitations fortes, la température
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de ce gaz peut atteindre une température d'environ 300 C et plus.
Un tel réchauffement provoque une modification des caractéristiques d'absorption ou d'amortissement et une perte de la valeur d'amortissement.
L'invention vise à remédier à cet inconvénient, et a pour objet un système de suspension ou d'amortissement du type décrit dans le premier paragraphe du présent mémoire, système dans lequel l'effet du réchauffement du gaz dans le système pneumatique sur les caractéristiques d'amortissement est limité.
Ce but est atteint conformément à l'invention par le fait que le système pneumatique comporte dans la chambre du cylindre un moyen élastiquement déformable, ledit moyen présentant une conductivité de la chaleur supérieure à celle du gaz présent dans ce système pneumatique et/ou est associé à une matière présentant une conductivité de la chaleur supérieure à celle de ce gaz.
Ce moyen ou cette masse élastiquement déformable permet d'absorber de la chaleur ou des calories lors de la compression du gaz dans le système pneumatique pour les rendre avec un court instant de retard au gaz lors de la détente de ce gaz.
Le moyen élastiquement déformable comprend de préférence un corps poreux.
Ce corps poreux peut être un corps en mousse dont au moins une partie est à cellules ouvertes, mais de préférence une
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mousse comprenant sensiblement uniquement des cellules ouvertes.
'Selon une forme de réalisation, le corps est associé à au moins un liquide ou une pâte présentant une conductivité de la chaleur supérieure à celle du gaz.
Le liquide ou la pâte peut être un lubrifiant, le corps poreux pouvant être imbibé d'une huile ou impregné d'une graisse, l'huile ou la graisse présentant une conductivité de la chaleur supérieure à celle du gaz.
L'invention a encore pour objet un procédé d'amortissement de chocs ou de vibrations au moyen d'un système suivant l'invention.
Toujours, un autre objet de l'invention est un élément de locomotion, par exemple une voiture, une voiture tout terrain, en particulier une moto ou une moto de cross, muni d'un système suivant l'invention.
De par l'absorption de la chaleur de compression libérée dans le système pneumatique et la rediffusion avec un court instant de retard de cette chaleur lors de la détente du gaz, l'élément de locomotion conserve des caractéristiques de suspension ou d'amortissement plus constantes, ce qui est favorable à une meilleure sécurité, à une meilleure tenue de route, etc.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description suivante, référence étant faite au dessin ci-annexé qui montre en coupe et à titre d'exemple uniquement un système de suspension suivant l'invention.
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Le système de suspension représenté à la figure unique comprend essentiellement un système hydraulique 1, un système pneumatique 2 dans lequel de l'air est comprimé et un moyen 3 élastiquement déformable ayant une conductivité de la chaleur meilleure que celle de l'air.
Le système hydraulique 1 comporte un cylindre creux 4 définissant une chambre cylindrique 5 dans laquelle se déplace un piston 6 solidaire d'une tige 7, le piston 6 séparant la chambre 5 en deux parties SA et SB et présentant des canaux 8 permettant le passage de fluide hydraulique d'une partie de la chambre vers une autre partie de la chambre dans une direction opposée au mouvement de déplacement du piston 6 (par exemple mouvement Fl du fluide pour une compression ou mouvement selon la flèche F2 du piston 6).
Le système pneumatique 2 comporte un cylindre creux 9 définissant une chambre 10 dans laquelle se déplace un piston 11 attaché au cylindre 4 du système hydraulique, l'air qui est comprimé étant situé dans la chambre 10.
Le cylindre 9 est relié par la tige 7 au piston 6 et est pourvu à l'intérieur d'une butée 12 pour le piston 11.
Le moyen 3 est un corps cylindrique 13 en mousse à cellules ouvertes, par exemple de polyuréthanne, traitée par une matière ayant une conductivité de la chaleur supérieure à celle de l'air.
Dans une forme de réalisation, ce corps 13 est imbibé d'une huile formant la matière susdite.
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Dans une autre forme de réalisation, ce corps 13 est impregné par une graisse en tant que matière susdite.
Aussi bien l'huile que la graisse doit pouvoir résister aux températures maximales de l'air dans la chambre 10 et de préférence résister à des températures jusqu'à 300 C, le corps 13 ne devant résister qu'à des temperatures moins élevées, en particulier à des températures entre 120 et 130 C.
Cette huile ou cette graisse peuvent être chargées de polytetrafluoréthylène.
Dans les deux formes de réalisation, les cellules ouvertes contiennent de l'air qui lors de la compression du corps sera expulsé.
Le corps 13 présente un alésage central permettant le passage de la tige 7 et le maintien dudit corps 13 sur la tige 7, ledit corps 13 étant situé entre le piston 11 et la butée 12.
Lors d'un brusque mouvement de grande ampleur, l'air dans la chambre 10 du cylindre 9 sera comprimé par le mouvement vers le bas du cylindre 9 par rapport au piston 11, comme indiquée par la flèche F3.
Lors de cette compression, la température de l'air susdit augmente rapidement.
On a remarqué que ce corps 13 cylindrique en mousse imbibé d'huile ou imprégnée de graisse absorbait une importante partie de cette chaleur dégagée.
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La mousse présente une très grande surface de contact pour un petit volume, cette surface étant rendu conductive pour la chaleur par l'huile ou la graisse.
La chaleur est rapidement absorbée par cette surface et ainsi lors de la compression beaucoup plus de chaleur est absorbée que par les surfaces environnantes uniquement.
Lors du retour du cylindre 9 vers le haut ou en d'autres mots du piston 11 vers le bas par rapport au cylindre 9, l'air dans la chambre se détend et la température de cet air chute rapidement.
Le moyen 3 et les surfaces environnantes rendent l'énergie absorbée, mais à cause du moyen 3 cette rediffusion de la chaleur lors de la phase de détente a lieu avec un court instant de retard.
L'absorption lors de la compresion et la restitution de la chaleur absorbée avec un instant de retard ont pour résultat de meilleures caractéristiques d'amortissement.
Lors de ce mouvement de compression, le piston 11 vient buter contre le corps cylindrique de mousse 13 de manière à le comprimer. Lors de cette compression du corps 13, de l'air est expulsé des cellules assurant un brassage de l'air contenu dans le système pneumatique 2.
Lors du retour du cylindre 9 vers le haut ou en d'autres mots du piston 11 vers le bas par rapport au cylindre 9, le corps 13 s'expand et les cellules ouvertes se remplissent d'air, ce qui cause à nouveau un brassage de l'air.
Le brassage susdit est bénéfique pour l'amortissement.
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Bien que l'huile ou la graisse résiste à des températures élevées, une partie de ce lubrifiant peut s'évaporer lors de la compression, les vapeurs étant ensuite condensées et déposées sur la paroi intérieure du cylindre 9 assurant une lubrification et réduisant donc le frottement du piston 11 sur ladite paroi et donc l'usure du système pneumatique 2.
Il est évident que dans d'autres formes de réalisation de l'invention, la chambre 10 peut être remplie d'un autre gaz que de l'air, par exemple remplie d'azote. Dans ce cas le moyen 3 élastiquement déformable doit avoir une conductivité de la chaleur meilleure que celle de cet autre gaz, par exemple parce que l'huile sudite ou la graisse sudite présente une telle conductivité de la chaleur.
Il est clair que de nombreuses autres modifications sont possibles aux formes de réalisation représentées. Ainsi, le corps poreux 13 peut être constitué par un anneau ou par une série d'anneaux ayant un même diamètre ou des diamètres différents.
Au lieu de contenir de l'huile ou de la graisse, le corps 13 en mousse peut contenir tout autre matière présentant des caractéristiques de conduction de la chaleur.
Le corps poreux 13 peut être réalisé en d'autres matériaux élastiquement compressibles résistant à des températures supérieures à 120 C, par exemple à des températures de 120 à 130 C, voire plus.
Le système de suspension peut être utilisé pour amortir des vibrations de machines, de véhicules, par exemple de véhicules tout terrain, de motos, de motos de cross, ou de
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toutes autres machines soumises à de grands chocs ou à des mouvements de grande ampleur.
Le système de suspension comprend dans l'exemple représenté deux oeillets 14,15 pour la fixation du système de suspension entre les pièces dont le mouvement relatif entre celles-ci doit être amorti. Ces oeillets 14-15 présentent chacun un passage pour un arbre, par exemple un oeillet sert de moyen de liaison du système de suspension avec un arbre solidaire d'une pièce sur laquelle est montée une roue, tandis que l'autre oeillet sert de moyen de liaison du système de suspension avec un arbre solidaire d'un châssis.
Il est évident que l'invention n'est nullement limitée aux exemples de réalisation décrites ci-avant mais que de nombreuses modifications peuvent être apportées au système de suspension susdécrit sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
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Suspension system, damping method and locomotion element. The present invention relates to a suspension system comprising a hydraulic system combined with a pneumatic system in which a gas is compressed, said pneumatic system comprising a cylinder in the chamber of which moves a piston for compressing said gas.
Suspension or shock absorber systems for cars or motorcycles are known comprising a hydraulic system combined with an air spring system, these systems having good damping characteristics.
The hydraulic system, also called a hydraulic cartridge, allows either good damping of light vibrations, or good damping for large shocks, but does not by itself allow good damping of light vibrations and large shocks. To overcome this drawback, the hydraulic system has been combined with a pneumatic system, the latter system having poor progressive damping.
The suspension system which combines a hydraulic suspension system with an air suspension system allows good vibration damping thanks to the hydraulic system and good shock absorption thanks to the pneumatic system.
When the gas, for example air or nitrogen, present in the pneumatic system is compressed, this gas heats up. In case of heavy loads, the temperature
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of this gas can reach a temperature of around 300 C and above.
Such a heating causes a modification of the absorption or damping characteristics and a loss of the damping value.
The invention aims to remedy this drawback, and relates to a suspension or damping system of the type described in the first paragraph of this specification, a system in which the effect of the heating of the gas in the pneumatic system on the characteristics depreciation is limited.
This object is achieved in accordance with the invention by the fact that the pneumatic system comprises in the cylinder chamber an elastically deformable means, said means having a heat conductivity greater than that of the gas present in this pneumatic system and / or is associated to a material having a conductivity of heat higher than that of this gas.
This means or this elastically deformable mass makes it possible to absorb heat or calories during the compression of the gas in the pneumatic system to return them with a short instant of delay to the gas during the expansion of this gas.
The elastically deformable means preferably comprises a porous body.
This porous body may be a foam body at least part of which is open cell, but preferably a
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foam comprising substantially only open cells.
'According to one embodiment, the body is associated with at least one liquid or a paste having a conductivity of heat greater than that of gas.
The liquid or paste can be a lubricant, the porous body being able to be impregnated with an oil or impregnated with a grease, the oil or the grease having a conductivity of heat greater than that of the gas.
The invention also relates to a method for damping shocks or vibrations by means of a system according to the invention.
Still another object of the invention is an element of locomotion, for example a car, an all-terrain car, in particular a motorcycle or a cross-country motorcycle, provided with a system according to the invention.
Due to the absorption of the compression heat released in the pneumatic system and the re-diffusion with a short time delay of this heat during the expansion of the gas, the locomotion element retains more constant suspension or damping characteristics , which is favorable for better safety, better handling, etc.
Other details and particularities of the invention will emerge from the following description, reference being made to the appended drawing which shows in section and by way of example only a suspension system according to the invention.
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The suspension system shown in the single figure essentially comprises a hydraulic system 1, a pneumatic system 2 in which air is compressed and an elastically deformable means 3 having a conductivity of heat better than that of air.
The hydraulic system 1 comprises a hollow cylinder 4 defining a cylindrical chamber 5 in which moves a piston 6 secured to a rod 7, the piston 6 separating the chamber 5 into two parts SA and SB and having channels 8 allowing the passage of hydraulic fluid from one part of the chamber to another part of the chamber in a direction opposite to the movement of displacement of the piston 6 (for example movement F1 of the fluid for compression or movement according to the arrow F2 of the piston 6).
The pneumatic system 2 comprises a hollow cylinder 9 defining a chamber 10 in which a piston 11 attached to the cylinder 4 of the hydraulic system moves, the air which is compressed being located in the chamber 10.
The cylinder 9 is connected by the rod 7 to the piston 6 and is provided inside a stop 12 for the piston 11.
The means 3 is a cylindrical body 13 of open cell foam, for example of polyurethane, treated with a material having a conductivity of heat greater than that of air.
In one embodiment, this body 13 is soaked with an oil forming the aforementioned material.
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In another embodiment, this body 13 is impregnated with a grease as the aforementioned material.
Both the oil and the fat must be able to withstand the maximum temperatures of the air in the chamber 10 and preferably withstand temperatures up to 300 ° C., the body 13 only having to withstand lower temperatures, in particular especially at temperatures between 120 and 130 C.
This oil or this fat can be loaded with polytetrafluoroethylene.
In both embodiments, the open cells contain air which during compression of the body will be expelled.
The body 13 has a central bore allowing the passage of the rod 7 and the maintenance of said body 13 on the rod 7, said body 13 being located between the piston 11 and the stop 12.
During a sudden large-scale movement, the air in the chamber 10 of the cylinder 9 will be compressed by the downward movement of the cylinder 9 relative to the piston 11, as indicated by the arrow F3.
During this compression, the temperature of the above air increases rapidly.
It has been noticed that this cylindrical body 13 of foam soaked in oil or impregnated with grease absorbed a large part of this released heat.
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The foam has a very large contact surface for a small volume, this surface being made conductive for heat by oil or grease.
The heat is quickly absorbed by this surface and thus during compression much more heat is absorbed than by the surrounding surfaces only.
When the cylinder 9 returns upwards or in other words from the piston 11 downwards relative to the cylinder 9, the air in the chamber expands and the temperature of this air drops rapidly.
The means 3 and the surrounding surfaces return the absorbed energy, but because of the means 3 this re-diffusion of the heat during the expansion phase takes place with a short instant of delay.
Absorption during compression and restitution of the absorbed heat with an instant of delay results in better damping characteristics.
During this compression movement, the piston 11 abuts against the cylindrical body of foam 13 so as to compress it. During this compression of the body 13, air is expelled from the cells ensuring mixing of the air contained in the pneumatic system 2.
When the cylinder 9 returns upwards or in other words from the piston 11 downwards relative to the cylinder 9, the body 13 expands and the open cells fill with air, which again causes stirring air.
The above brewing is beneficial for amortization.
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Although the oil or fat resists high temperatures, part of this lubricant can evaporate during compression, the vapors then being condensed and deposited on the inner wall of the cylinder 9 ensuring lubrication and therefore reducing friction of the piston 11 on said wall and therefore the wear of the pneumatic system 2.
It is obvious that in other embodiments of the invention, the chamber 10 can be filled with a gas other than air, for example filled with nitrogen. In this case the elastically deformable means 3 must have a better heat conductivity than that of this other gas, for example because the sudite oil or the sudite grease has such a heat conductivity.
It is clear that many other modifications are possible to the embodiments shown. Thus, the porous body 13 can be constituted by a ring or by a series of rings having the same diameter or different diameters.
Instead of containing oil or grease, the foam body 13 may contain any other material having characteristics of heat conduction.
The porous body 13 can be made of other elastically compressible materials resistant to temperatures above 120 C, for example at temperatures from 120 to 130 C, or even more.
The suspension system can be used to absorb vibrations from machines, vehicles, for example all-terrain vehicles, motorcycles, cross-country bikes, or
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all other machines subjected to large shocks or large-scale movements.
The suspension system comprises, in the example shown, two eyelets 14, 15 for fixing the suspension system between the parts whose relative movement between them must be damped. These eyelets 14-15 each have a passage for a shaft, for example an eyelet serves as a means of connecting the suspension system with a shaft secured to a part on which a wheel is mounted, while the other eyelet serves as a means connecting the suspension system with a shaft secured to a chassis.
It is obvious that the invention is in no way limited to the exemplary embodiments described above, but that numerous modifications can be made to the suspension system described above without departing from the scope of the invention.