FR2597033A1

FR2597033A1 - Suspension hydropneumatique a amortissement en fonction de la charge

Info

Publication number: FR2597033A1
Application number: FR8705054A
Authority: FR
Inventors: Ludwig Axthammer
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1986-04-09
Filing date: 1987-04-03
Publication date: 1987-10-16
Also published as: DE3612006A1; GB2189004B; FR2597033B1; GB8707764D0; GB2189004A; DE3612006C2

Abstract

UNE SUSPENSION HYDROPNEUMATIQUE A AMORTISSEMENT EN FONCTION DE LA CHARGE, DESTINEE A DES VEHICULES AUTOMOBILES, DISPOSE, TANT DANS LES PHASES D'EXPANSION QUE DANS LES PHASES DE COMPRESSION D'UN AMORTISSEMENT HYDRAULIQUE VARIABLE SELON L'ETAT DE CHARGEMENT DU VEHICULE. A CET EFFET, UN PISTON D'AMORTISSEMENT 4 EST GUIDE, DE MANIERE ETANCHE ET EN MOBILITE AXIALE ENTRE AU MOINS DEUX RESSORTS DE SUPPORT PRECONTRAINTS 9, 10, CONTRE UNE PAROI CYLINDRIQUE D'UN LOGEMENT 15. CES RESSORTS DE SUPPORT 9, 10 S'APPUIENT CONTRE DES RONDELLES DE BUTEE 11, 12 EN VIS-A-VIS, MOBILES L'UNE PAR RAPPORT A L'AUTRE ET RELIEES OPERATIONNELLEMENT A UN PISTON DE COMMANDE 16. DES RESSORTS DE SOUPAPES 7, 8 AGISSANT SUR DES SOUPAPES D'AMORTISSEMENT 5, 6 DU PISTON D'AMORTISSEMENT 4 S'APPUIENT EUX AUSSI CONTRE LES RONDELLES DE BUTEE 11, 12. LE PISTON DE COMMANDE 16 EST SOLLICITE D'UN COTE PAR LA PRESSION PRESENTE DANS LA SUSPENSION HYDROPNEUMATIQUE ET DE L'AUTRE PAR LA PRESSION ATMOSPHERIQUE; PAR L'INTERMEDIAIRE DES RONDELLES DE BUTEE 11, 12, IL ENGENDRE UNE MODIFICATION, EN FONCTION DE LA PRESSION, DE LA PRECONTRAINTE DES RESSORTS DE SOUPAPES 7, 8 AGISSANT SUR LES SOUPAPES D'AMORTISSEMENT 5, 6, POUR LE SENS D'EXPANSION ET POUR LE SENS DE COMPRESSION.

Description

Suspension hydropneumatique à amortissement en fonction de la charge La

présente invention concerne une suspension hydropneumatique à

amortissement en fonction de la charge et de préférence à correction d'assiette pour des véhicules automobiles, selon laquelle des cylindres de 5 suspension remplis de fluide hydraulique sont disposés entre une carrosserie de véhicule et les roues du véhicule et sont reliés opérationnellement à un ressort accumulateur et à un dispositif d'amortissement en fonction de la charge, selon laquelle en outre le dispositif d'amortissement comprend un piston d'amortissement avec des soupapes d'amortissement commandées par 10 ressorts pour un amortissement d'expansion et un amortissement de compression, et selon laquelle un piston de commande modifiant la précontrainte des ressorts des soupapes d'amortissement est sollicité d'une part par le fluide hydraulique et d'autre part par la pression atmosphérique.

On connaît par exemple une suspension hydropneumatique de ce type par 15 la demande de brevet allemand DE-3 406 032. Pour modifier en fonction de la charge la force d'amortissement d'une soupape d'amortissement, il est prévu un piston de commande qui est sollicité d'une part, par la pression interne de la suspension et,d'autre part, par la pression atmosphérique, et qui, de la sorte, modifie la précontrainte d'un ressort de soupape et augmente ou 20 réduit une dérivation montée en parallèle avec un piston d'amortissement.

Une telle configuration permet uniquement de modifier la précontrainte d'une seule soupape d'amortissement, tandis que le réglage d'une section de passage contournant le piston d'amortissement s'avère assez problématique, car une telle dérivation ne présente, le plus souvent, qu'une petite section 25 d'écoulement, qui doit être réglée avec une précision suffisante sur une plage de pression étendue, par exemple entre 30 et 90 bars. En conséquence, une telle configuration ne permet pas d'obtenir une variation de précision de la force d'amortissement en fonction de la pression, ou ne permet de l'obtenir qu'avec un coût de construction très élevé, car les pièces nécessaires pour la 30 commande de la section de dérivation doivent être fabriquées avec une

précision très élevée et doivent être ajustées extrêmement précisément.

La présente invention a pour but de fournir un dispositif amortisseur agissant en fonction de la charge destiné à une suspension hydropneumatique, qui soit de structure simple et qui permette une adaptation sans problèmes 35 aux forces d'amortissement requises. En outre, le dispositif d'amortissement doit permettre un amortissement de précision en fonction de la charge, tant pour le sens d'expansion que pour le sens de compression, en étant d'un

montage simple et sans nécessiter d'opérations d'ajustement coûteuses.

Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le piston d'amortissement est guidé, de manière étanche et en mobilité axiale entre au moins deux ressorts de support précontraints, contre une paroi cylindrique 5 d'un logement, que les ressorts de support s'appuient contre des rondelles de butée en vis-à-vis, mobiles l'une par rapport à l'autre et reliées opérationnellement au piston de commande, que les ressorts de soupapes agissant sur les soupapes d'amortissement du piston d'amortissement sont eux-aussi appuyés contre les rondelles de butée, ou contre des pièces (douilles 10 de centrage par exemple) reliées aux rondelles de butée, et que le piston de

commande, et le cas échéant une tige de commande reliée fixement au piston de commande, traversent centralement au moins une des rondelles de butée, les ressorts de support, les ressorts de soupapes et le piston d'amortissement.

Ce faisant, le piston d'amortissement est maintenu en équilibre par les 15 ressorts de support et de soupapes, la précontrainte des ressorts étant modifiée en fonction de la pression par le piston de commande et les rondelles de butée qui lui sont opérationnellement reliées. En vue de modifier la précontrainte, les ressorts de support sont ainsi montés en série, de sorte que la rigidité élastique est divisée par deux pour des ressorts de support 20 identiques, et donc que la force exercée par le piston de commande permet d'obtenir également une modification efficace de la précontrainte des ressorts de soupapes. D'autre part, une force nettement plus élevée est nécessaire pour faire sortir le piston d'amortissement de sa position d'équilibre, car les ressorts de support précontraints et les ressorts de 25 soupapes agissent en montage parallèle, attendu que lors de l'excursion du piston d'amortissement, un des ressorts voit sa précontrainte augmentée, tandis que l'autre ressort est relâché. De la sorte, avec des ressorts de support identiques, le piston est soutenu à l'encontre de son sens de déplacement par une force de ressort multipliée par deux. Ainsi, on obtient 30 avec des éléments constructifs simples un dispositif d'amortissement, agissant en fonction de la charge dans le sens d'expansion comme dans le sens de compression, qui est d'une structure simple et qui, par un dimensionnement adéquat des ressorts de soupapes, permet une adaptation aisée aux valeurs de

force d'amortissement souhaitées.

Selon une configuration supplémentaire de l'invention, une des rondelles de butée s'appuie contre une surface d'appui prévue à l'intérieur du logement, tandis que l'autre rondelle de butée coopère avec une butée prévue à l'extrémité de la tige de commande et avec une surface de butée solidaire du logement. La structure du dispositif d'amortissement et son montage en sont

fortement simplifiés.

Selon une forme de réalisation, une des rondelles de butée est 5 maintenue de manière étanche dans le logement, et constitue le moyen de guidage et d'étanchéification du piston de commande. Cette rondelle de butée joue également le rôle de paroi de séparation entre la chambre de pression à

l'intérieur du logement et l'atmosphère.

Selon l'invention, une nouvelle simplification du montage est obtenue 10 par le fait que le piston de commande, la tige de commande, les ressorts de support, les ressorts de soupapes, les rondelles de butée et le piston d'amortissement muni des soupapes d'amortissement constituent une même

unité constructive.

On obtient une grande liberté en ce qui concerne la disposition du 15 dispositif d'amortissement agissant en fonction de la charge dans le système de suspension, car selon l'invention, le logement recevant l'unité constructive peut être constitué par une tige de piston creuse, ou bien le dispositif d'amortissement peut être logé dans un logement séparé, relié par des conduites de raccordement au cylindre de suspension et au ressort 20 accumulateur. On peut également tout-à-fait prévoir une combinaison avec un dispositif d'amortissement supplémentaire. Ainsi, selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, une tige de piston du cylindre de suspension porte un piston de guidage muni de dispositifs d'amortissement supplémentaires. Selon une nouvelle configuration supplémentaire de l'invention, les deux ressorts de support sont conçus avec la même rigidité élastique. Mais il est également tout-à- fait possible d'employer des ressorts de support présentant des rigidités élastiques différentes, si une adaptation voulue de la force d'amortissement l'exige. Ce faisant, conformément à une nouvelle 30 caractéristique de l'invention, le ressort de soupape associé à la soupape de compression peut également présenter une force d'amortissement différente de celle du ressort de la soupape d'expansion. Il est donc bien évident que cette construction permet une grande liberté en matière d'adaptation aux

valeurs requises de force d'amortissement.

On peut obtenir d'une manière simple un centrage des ressorts de soupapes et une adaptation à une longueur de ressort donnée du fait que, pour le ressort de soupape, il est prévu une douille de centrage s'appuyant

contre la rondelle de butée et guidée à travers la tige de commande.

Comme le montre une nouvelle caractéristique de l'invention, le piston d'amortissement est muni d'une étanchéification vis-à-vis de la tige de commande, qui est constituée de rondelles de matière plastique et qui est 5 disposée entre les rondelles des soupapes d'amortissement d'expansion et de compression. On obtient ainsi une étanchéification très simple entre le piston

d'amortissement et la tige de commande.

Afin d'obtenir que les resssorts de support agissent en montage parallèle et qu'il ne se produise qu'un faible déplacement axial du piston 10 d'amortissement même lorsque des forces de déplacement très élevées

agissent sur le piston d'amortissement, il est prévu que les ressorts de support présentent une force de précontrainte supérieure à la force agissant sur le piston d'amortissement par suite de la différence de pression.

On va maintenant décrire l'invention plus en détails à l'aide des formes 15 de réalisation représentées sur le dessin annexé, dans lequel: Figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale de la suspension hydropneumatique selon l'invention; Figure 2 représente une forme de réalisation selon laquelle le piston de guidage relié à la tige de piston est muni de dispositifs d'amortissement 20 supplémentaires; Figure 3 représente une forme de réalisation du dispositif d'amortissement en fonction de la charge selon laquelle ce dispositif est disposé dans un logement séparé, et est relié par des raccords adéquats au cylindre de suspension et au ressort accumulateur; et Figure 4 représente une autre forme de réalisation du dispositif

d'amortissement en fonction de la charge.

La suspension hydropneumatique représentée à la figure I comprend un cylindre de suspension I dont l'intérieur est rempli de fluide hydraulique, et qui est hydrauliquement relié à un ressort accumulateur 2. Dans le ressort 30 accumulateur 2, le fluide hydraulique est séparé par une paroi de séparation élastique d'un matelas de gaz sous pression. Le cylindre de suspension 1 est par exemple relié à un essieu non représenté, et une tige de piston 13 à une carosserie de véhicule également non repésentée. En vue d'un ajustement en fonction du chargement du véhicule à une hauteur de garde au sol 35 prédéterminée, le ressort accumulateur 2 est par exemple relié à un dispositif correcteur d'assiette conventionnel non représenté, qui -comme il est généralement connu- amène en cas de modification de la charge du véhicule la carrosserie à la hauteur de garde au sol souhaitée par apport ou évacuation de fluide hydraulique. Pour une telle suspension hydropneumatique, l'amortissement du mouvement vertical de la roue par rapport à la carrosserie du véhicule doit être modifié en fonction de la pression, 5 c'est-à-dire que l'amortissement doit être augmenté en cas d'augmentation de la charge et donc de pression acrrue du fluide hydraulique, et que l'amortissement doit être diminué en cas de diminution de la charge et donc de pression décroissante. A cet effet, il est prévu dans la cavité de la tige de piston creuse 13 un dispositif d'amortisssement 3 agissant en fonction de la 10 charge, qui comprend un piston d'amortissement 4 dont la soupape de compression est sollicitée par le ressort de soupape 7, et la soupape d'expansion 6 par le ressort de soupape 8. Sur le piston d'amortissement 4 agit d'un côté un ressort de support 9 et de l'autre côté un ressort de support 10, le ressort de support 9 s'appuyant contre la rondelle de butée 11 et le 15 ressort de support 10 contre une rondelle de butée 12. La rondelle de butée Il sépare l'intérieur rempli de fluide hydraulique du cylindre de suspension 1 de la cavité de la tige de piston 13, laquelle est reliée à l'atmosphère par un perçage. Dans le même temps, cette rondelle de butée 11 sert au guidage et à l'étanchéification d'un piston de commande 16 qui est assemblé fixement à 20 une tige de piston 17 qui porte à son extrémité inférieure une butée 18 pour la rondelle de butée 12. Pour limiter le mouvement axial de la rondelle de butée 12, il est prévu une surface de butée 19 dans la tige de piston 13, laquelle porte un piston de guidage 20. Pour le centrage du ressort de soupape 8 et son appui contre la rondelle de butée 12, il est prévu une douille 25 de centrage 27. La chambre de travail inférieure séparée par le piston 20 et le piston d'amortissement 4 est reliée par l'intermédiaire d'un perçage pratiqué dans la tige de piston 13 à une chambre de travail annulaire située entre la paroi intérieure du cylindre de suspension 1 et la surface extérieure

de la tige de piston 13.

Une augmentation du chargement du véhicule engendre une augmentation de la pression du fluide hydraulique dans le cylindre de suspension 1. Cette pression agit sur le piston de commande 16 qui, par l'intermédiaire de la tige de commande 17 et de la butée 18, imprime à la rondelle de butée 12 une force égale au produit de la pression par la surface 35 de section, attendu que l'autre côté du piston de commande est sollicité par la pression atmosphérique. La force exercée par ce piston de commande 16 précontraint les ressorts de support 9 et 10 ainsi que les ressorts de soupapes 7 et 8. Lors de leur précontrainte, ces ressorts agissent comme s'ils étaient montés en série, de sorte que la force de déplacement exercée par le piston de commande fournit une bonne adaptation pour l'amortissement agissant en fonction de la charge de la phase d'expansion et de la phase de compression. 5 Par suite du déplacement de la tige de piston 13 vers le cylindre de suspension 1, une différence de pression apparaît entre les chambres de travail remplies de fluide hydraulique qui sont séparées par le piston 4. Suite à cette différence de pression, le piston 4 qui était jusqu'alors maintenu en équilibre par les ressorts est déplacé axialement; par suite, une 10 augmentation de la précontrainte du système de ressort disposé d'un côté du

piston engendre une diminution de la précontrainte de l'autre côté du piston.

En conséquence, lors du déplacement du piston 4, les ressorts de support 9 et 10 et les ressorts de soupapes 7 et 8 agissent comme s'ils étaient montés en parallèle, de sorte que même des forces élevées agissant sur le piston 15 n'entraînent qu'un faible déplacement longitudinal de ce piston d'amortissement.

Il est tout-à-fait possible de concevoir les ressorts de manière à adapter l'amortissement en fonction de la charge à des valeurs d'amortissement allouées; ce faisant, il faut toujours considérer que les ressorts de support 9 et 10 servent pour l'essentiel à assurer la position d'équilibre du piston, 20 tandis que les ressorts de soupapes 7 et 8, conçus plus faibles, servent à modifier les forces de presssion pour les rondelles de soupapes respectivement de la soupape d'amortissement de compression 5 et de la soupape

d'amortissement d'expansion 6.

La forme de réalisation selon la figure 2 se distingue pour l'essentielle 25 de celle selon la figure I par le fait que le piston de guidage 20 relié à la

tige de piston 13 est muni de dispositifs d'amortissement supplémentaires.

Ces dispositifs d'amortissement du piston de guidage 20 sont montés en parallèle avec le dispositif d'amortissement 3 agissant en fonction de la charge. Au lieu d'un tel montage en parallèle, on peut également tout-àfait 30 prévoir un montage en série.

La figure 3 représente une autre forme de réalisation de l'amortissement agissant en fonction de la charge. Ici, le dispositif d'amortissement 3 agissant en fonction de la charge est disposé dans un carter 21 disposé séparément d'un cylindre de suspension ou directement relié à un cylindre de suspension. 35 Le cylindre de suspension est par exemple raccordé par l'intermédiaire d'une tubulure de raccordement 22, et le ressort accumulateur par l'intermédiaire d'une tubulure de raccordement 23. Suite au déplacement des roues du véhicule par rapport à la carrosserie du véhicule, du fluide hydraulique est refoulé et aspiré dans le cylindre de suspension, fluide qui, selon le cas et par l'intermédiaire du dispositif d'amortissement 3 agissant en fonction de la charge, s'écoule vers le ressort accumulateur 2 ou est ramené depuis le 5 ressort accumulateur 2. Dans cette forme de réalisation, le dispositif d'amortissement 3 agissant en fonction de la charge comprend à nouveau le piston d'amortissement 4 qui porte des soupapes d'amortissement constituées par des rondelles de soupapes, à savoir la soupape d'amortissement de compression 5 et la soupape d'amortissement d'expansion 6. L'unité 10 constructive formée par le piston de commande 16, la tige de commande 17, les rondelles de butée 11 et 12, les ressorts de support 9 et 10, les ressorts de soupapes 7 et 8 avec les douilles de centrage 27, et le piston 4 avec les soupapes d'amortissement 5 et 6, peut être assemblée séparéement, et elle est ensuite introduite par le haut dans le logempent 21, à la suite de quoi on 15 visse la bague filetée conçue comme raccord de resssort accumulateur 23. Le piston de commande 16 traverse ici le guide de piston de commande 26, qui est monté de manière étanche dans le logement 21 et porte le moyen d'étanchéification dynamique destiné au piston de commande 16. Pour l'étanchéification du piston d'amortissement 4 vis-à-vis de la tige de 20 commande 17, des rondelles de matière plastique 24 et 25 sont disposées entre les plaquettes de soupapes qui constituent la soupape d'amortissement de compression 5 et la soupape d'amortissement d'expansion 6, tandis que les ressorts de soupapes 7 et 8 agissant sur les soupapes d'amortissement 5 et 6 s'appuient contre des douilles de centrage 27 qui s'appuient elles-mêmes 25 contre les rondelles de butée 11 et 12. Le mode de fonctionnement de ce dispositif d'amortissement agissant en fonction de la charge correspond à

celui du dispositif selon la figure 1.

La figure 4 représente un autre dispositif d'amortissement 3 agissant en fonction de la charge, dont la structure est simplifiée, car l'unité 30 constructive incorpore le guide de piston de commande 26. La rondelle de butée 11, contre laquelle s'appuie le ressort de support 10, est conformée en pot, et elle forme d'un côté une partie de la rainure d'étanchéité destinée au joint d'étanchéité coopérant avec le piston de commande 16. De l'autre côté, le ressort de soupape 8, qui est guidé par la tige de commande 17, s'appuie 35 contre la partie de fond du pot. Le montage du dispositif d'amortissement 3 agissant en fonction de la charge s'avère ici particulièrement simple, car toutes les pièces qui se trouvent dans le logement 21 peuvent être assemblées à l'extérieur et montées par introduction par le bas puis vissage du guide de piston de commande 26. A nouveau, le mode de fonctionnement de ce dispositif d'amortissement agissant en fonction de la charge correspond

à celui du dispositif selon la figure 1.

Claims

REVENDICATIONS

1. Suspension hydropneumatique à amortissement en fonction de la charge et de préférence à correction d'assiette destinée à des véhicules automobiles, selon laquelle des cylindres de suspension remplis de fluide 5 hydraulique sont disposés entre une carrosserie de véhicule et les roues du véhicule et sont reliés opérationnellement à un ressort accumulateur et à un dispositif d'amortissement en fonction de la charge, selon laquelle en outre, le dispositif d'amortissement comprend un piston d'amortissement avec des soupapes d'amortissement commandées par ressorts pour un amortissement 10 d'expansion et un amortissement de compression et selon laquelle un piston de commande modifiant la précontrainte des ressorts des soupapes d'amortissement est sollicité d'un côté par le fluide hydraulique et de l'autre côté par la pression atmosphérique, c a r a c t é r i s é e en ce que le piston d'amortissement (4) est guidé le long d'une paroi cylindrique d'un 15 logement (15, 21) de manière étanche et en mobilité axiale entre au moins deux ressorts de support précontraints (9, 10), en ce que les ressorts de support (9, 10) s'appuient contre des rondelles de butée (11, 12) en vis-à-vis, mobiles l'une par rapport à l'autre et reliées opérationnellement au piston de commande (16), en ce que les ressorts de soupapes (7, 8) agissant sur les 20 soupapes d'amortissement (5, 6) du piston d'amortissement (4) sont eux- aussi appuyés contre les rondelles de butée (11, 12), ou contre des pièces (douilles de centrage 27) reliées aux rondelles de butée (11, 12), et en ce que le piston de commande (16), et le cas échéant une tige de commande (17) reliée fixement au piston de commande (17), traversent centralement au moins une 25 des rondelles de butée (Il, 12), les ressorts de support (9, 10), les ressorts de

soupapes (7, 8) et le piston d'amortissement (4).

2. Suspension hydropneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une des rondelles de butée (11) s'appuie contre une surface d'appui (14) prévue à l'intérieur du logement (15, 21), tandis que l'autre rondelle de butée 30 (12) coopère avec une butée (18) prévue à l'extrémité de la tige de

commande (17) et avec une surface de butée (19) solidaire du logement.

3. Suspension hydropneumatique selon la revendication I ou 2,

caractérisée en ce qu'une des rondelles de butée (11) est maintenue de manière étanche dans le logement (15, 21), et constitue un moyen de guidage 35 et d'étanchéification du piston de commande (16).

4. Suspension hydropneumatique selon une quelconque des revendications

I à 3, caractérisée en ce que le piston de commande (16), la tige de

commande (17), les ressorts de support (9, 10), les ressorts de soupapes (7, 8), les rondelles de butée (11, 12) et le piston d'amortissement (4) muni des soupapes d'amortissement (5, 6) constituent une même unité constructive.

5. Suspension hydropneumatique selon une quelconque des revendications 5 1 à 4, caractérisée en ce que le dispositif d'amortissement (3) est logé dans

une tige de piston creuse (13) d'un cylindre de suspension (1).

6. Suspension hydropneumatique selon une quelconque des revendications

I à 5, caractérisée en ce que les deux ressorts de support (9, 10) sont conçus

avec la même rigidité élastique.

7. Suspension hydropneumatique selon une quelconque des revendications

I à 6, caractérisée en ce qu'une tige de piston (13) du cylindre de suspension (1) porte un piston de guidage (20) muni de dispositifs d'amortissement supplémentaires.

8. Suspension hydropneumatique selon une quelconque des revendications 15 I à 7, caractérisée en ce que le ressort de soupape (7) associé à la soupape

de compression (5) présente une force de resssort différente de celle du

ressort de soupape (8) de la soupape d'expansion (6).

9. Suspension hydropneumatique selon une quelconque des revendications

I à 8, caractérisée en ce que pour le centrage d'au moins un des ressorts de 20 soupapes (7, 8), il est prévu une douille de centrage (27) s'appuyant contre la rondelle de butée (11, 12) associée et guidée à travers la tige de commande (17).

10. Suspension hydropneumatique selon une quelconque des revendications

I à 9, caractérisée en ce que le piston d'amortissement (4) est muni d'une 25 étanchéification vis-à-vis de la tige de commande, qui est constituée de

rondelles de matière plastique et qui est disposée entre des rondelles de soupapes des soupapes d'amortissement d'expansion et de compression (5, 6) .

11. Suspension hydropneumatique selon une quelconque des revendications

I à 10, caractérisée en ce que les ressorts de support (9, 10) présentent une 30 force de précontrainte qui est supérieure à la force agissant- sur le piston

d'amortissement (4) par suite d'une différence de pression.