FR2960275A1

FR2960275A1 - Amortisseur hydraulique et vehicule comportant un tel amortisseur

Info

Publication number: FR2960275A1
Application number: FR1053941A
Authority: FR
Inventors: Jean Baptiste Janssens
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2011-11-25
Anticipated expiration: 2030-05-20
Also published as: FR2960275B1

Abstract

Amortisseur hydraulique comprenant une chambre de travail, un piston monté glissant dans la chambre de travail et séparant la chambre de travail en une chambre de compression (4) et une chambre de détente (3), une valve (1) étant ménagée dans le piston (2) et comprenant un élément mobile (12 ) adapté pour effectuer, sous l'effet d'une pression appliquée dans la chambre de détente, un coulissement avec dans une première portion déterminée dudit coulissement, le maintien d'une séparation hermétique entre les fluides des chambres, et pour, dans une deuxième portion du coulissement, libérer un passage dans la valve tel que le fluide de la chambre de détente s'écoule dans la chambre de compression via ledit passage.

Description

AMORTISSEUR HYDRAULIQUE ET VEHICULE COMPORTANT UN TEL AMORTISSEUR

La présente invention concerne le domaine des amortisseurs hydrauliques passifs, c'est-à-dire non pilotés par un moteur. Un amortisseur hydraulique comporte un cylindre comprenant une chambre de détente et une chambre de compression séparées par un piston mobile. Généralement des trous calibrés pratiqués dans le piston permettent le passage du fluide. Dans l'application des amortisseurs hydrauliques au domaine des véhicules automobiles, les obstacles rencontrés par les roues d'un véhicule communiquent à la caisse des oscillations néfastes à la tenue de route et au confort des passagers. Suivant les cas, on amortit la détente et/ou la compression de la caisse à l'aide d'amortisseurs hydrauliques montés en parallèle des suspensions entre la caisse et le train roulant. A chaque débattement de suspension, le piston se déplace dans le cylindre. Les mouvements relatifs entre les deux extrémités de l'amortisseur hydraulique sont ainsi freinés. Les amortisseurs passifs existants ont en général une valeur d'effort d'amortissement constante quelle que soit la fréquence ou l'amplitude de l'excitation subie. Or une bonne tenue de caisse, évaluée par rapport à un phénomène basse fréquence et/ou grande amplitude nécessite beaucoup d'amortissement tandis que le confort, évalué par rapport un phénomène haute fréquence et/ou petite amplitude, nécessite peu d'amortissement. Pour réaliser un tel compromis, on connaît des amortisseurs dits amortisseurs passe-bas, qui fournissent beaucoup d'effort d'amortissement à basse fréquence et très peu d'effort d'amortissement à haute fréquence. De tels systèmes sont par exemple décrits dans EP 1442227, FR 20050001374, JP 62209240 ou JP 2283930. Toutefois, un inconvénient de ces amortisseurs est qu'ils ne permettent pas un bon contrôle du phénomène de rebond de roue, survenant à haute fréquence.

Par ailleurs, on connaît le document EP 1 190 184 présentant un amortisseur autoréglable à caractéristique dissipative autocorrective. Toutefois, l'amortissement apporté dépend de la position absolue du piston dans le cylindre de l'amortisseur.

Suivant un premier aspect, l'invention propose un amortisseur hydraulique comprenant une chambre de travail, un piston monté glissant dans la chambre de travail et séparant la chambre de travail en une première chambre et une deuxième chambre comprenant chacune un fluide ; l'une des première et deuxième chambres étant une chambre de compression et l'autre des première et deuxième chambres étant une chambre de détente. Une valve est ménagée dans le piston et comprend un élément mobile adapté pour effectuer, sous l'effet d'une pression appliquée dans la première chambre, un coulissement dans une direction opposée à la première chambre avec, dans une première portion déterminée dudit coulissement, le maintien d'une séparation hermétique entre les fluides des première et deuxième chambres, et pour dans une deuxième portion déterminée du coulissement postérieure à la première portion du coulissement, libérer un passage dans la valve tel que le fluide de la première chambre s'écoule dans la deuxième chambre via ledit passage.

Un tel amortisseur correspond à un effort d'amortissement important pour des fréquences d'excitation élevées, correspondant notamment au phénomène de rebond de roue et permet selon les modes de réalisation de l'invention, un amortisseur de type passe haut (effort d'amortissement croissant en fonction de la fréquence d'excitation) ou un amortisseur présentant une courbe d'amortissement en forme de cuvette (effort d'amortissement élevé pour des fréquences basses, effort d'amortissement faible pour des fréquences moyennes et effort d'amortissement élevé pour des fréquences hautes). Dans un mode de réalisation, l'élément mobile est en outre adapté pour, sous l'effet de la pression appliquée dans la première chambre, dans une troisième portion déterminée du coulissement postérieure à la deuxième portion du coulissement, obturer ledit passage dans la valve.

Dans un mode de réalisation, la valve comprend un cylindre extérieur creux comportant une entrée ouverte sur la première chambre et une sortie ouverte sur la deuxième chambre. L'élément mobile est disposé au sein du cylindre extérieur et comporte une tige creuse. Il est en outre adapté pour coulisser le long du cylindre extérieur lors dudit coulissement et pour qu'au cours de la deuxième portion déterminée du coulissement, le fluide de la première chambre coule dans la tige creuse avant de s'écouler dans la deuxième chambre via le passage. Dans un mode de réalisation, la valve comprend en outre un cylindre intérieur s'étendant parallèlement audit cylindre extérieur, la tige creuse coulissant de façon serrée autour dudit cylindre intérieur pendant la première portion du coulissement. Dans un mode de réalisation, la tige creuse comporte une extrémité au contact du fluide de la deuxième chambre lors des première et deuxième portions du coulissement. Dans un mode de réalisation, dans la troisième portion du coulissement, ladite extrémité de la tige creuse vient en butée contre une paroi du cylindre extérieur, empêchant tout écoulement du fluide vers la deuxième chambre par ladite extrémité de la tige creuse.

Dans un mode de réalisation, la tige creuse comportant une cavité coulissant le long du cylindre extérieur, lors de la deuxième portion du coulissement, ladite cavité est amenée en contact du fluide de la deuxième chambre, ladite cavité étant isolée du fluide de la deuxième chambre lors de la première portion de coulissement.

Dans un mode de réalisation, ladite cavité est en outre isolée du fluide de la deuxième chambre lors de la troisième portion de coulissement. Suivant un deuxième aspect, l'invention propose un véhicule automobile comprenant une caisse, un train roulant et un amortisseur hydraulique suivant le premier aspect de l'invention disposé entre la caisse et le train roulant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une valve d'un amortisseur hydraulique dans un premier mode de réalisation de l'invention dans un premier état ; - la figure 2 représente la valve de la figure 1 dans un deuxième état ; - la figure 3 représente la valve de la figure 1 dans un troisième état ; - la figure 4 représente les valeurs d'effort d'amortissement, en fonction de la fréquence d'excitation, d'un amortisseur hydraulique comprenant une valve telle que représentée sur les figures 1, 2, 3 ; - la figure 5 représente une valve d'un amortisseur hydraulique dans un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 représente les valeurs d'effort d'amortissement, en fonction de la fréquence d'excitation, d'un amortisseur hydraulique comprenant une valve telle que représentée sur la figure 5 ; - la figure 7 représente une valve d'un amortisseur hydraulique dans un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 8 représente une valve d'un amortisseur hydraulique dans un quatrième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 9 représente une valve d'un amortisseur hydraulique dans un cinquième mode de réalisation de l'invention. Un véhicule comporte un train roulant surmonté d'une caisse.

Entre la caisse et le train roulant est disposé au moins un amortisseur, destiné à amortir les chocs et améliorer le confort de route et la tenue de caisse. Cet amortisseur comprend une chambre de travail, un piston monté glissant dans la chambre de travail et qui sépare la chambre de travail en une chambre de détente et une chambre de compression. Les deux chambres contiennent chacune un fluide, par exemple de l'huile hydraulique. Le volume de chacune des chambres varie en fonction de la position du piston dans la chambre de travail. Les figures 1, 2, 3 représentent un premier mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1 est représentée une valve 1 solidaire du piston dans son mouvement coulissant, placée sur un canal hydraulique entre la chambre de détente 3 et la chambre de compression 4.

Le piston, représenté par les pointillés 2, sépare la chambre de détente 3 de la chambre de compression 4. Le fluide, pour passer entre la chambre de détente et la chambre de pression via le piston, doit traverser la valve 1. Dans le mode de réalisation considéré, la valve 1 comprend un cylindre extérieur creux 10 comportant une entrée 5, ouverte sur la chambre de détente 3, et une sortie 6, ouverte sur la chambre de compression 4. La valve 1 comporte en outre au sein du cylindre creux extérieur 10 une tige creuse 12 comportant à son extrémité face à l'entrée 6 une embase 13 entourant une entrée ouverte 14 de la tige creuse 12 et comportant à son extrémité opposée à l'entrée 6 une sortie ouverte 15 de la tige creuse 12. La valve 1 comprend en outre un orifice calibré 7, une chambre de régulation 8 et un clapet anti-retour 9. La tige creuse 12 est adaptée pour coulisser le long du cylindre creux extérieur 10 par l'intermédiaire de son embase 13.

Par ailleurs, la valve 1 comporte en outre, au sein du cylindre creux extérieur 10, un cylindre intérieur 11 qui s'étend parallèlement au cylindre extérieur 10. La tige creuse 12 est adaptée pour coulisser de façon serrée autour du cylindre intérieur 11. Le jeu entre le cylindre intérieur 11 et la tige creuse 12 est tel qu'il permet le coulissement, mais qu'il ne permet pas au fluide de passer entre le cylindre intérieur 11 et la tige creuse 12 lors du coulissement de l'un sur l'autre. Le cylindre intérieur 11 est dimensionné et localisé de manière à ce qu'il soit à l'intérieur de la tige creuse 12 uniquement entre la position D de départ (repos) de la tige creuse dans l'état représenté en figure 1 et la position M lors d'un coulissement depuis la position D, jusqu'à la position F. Les positions D, F et M sont considérées par rapport à l'embase 13 de la tige creuse 12.

Ci-dessous va être maintenant décrit le fonctionnement de la valve 1 lors d'un phénomène de détente de l'amortisseur. En position de repos D, la valve 1 est donc fermée : aucun fluide ne peut s'écouler entre les chambres de compression 4 et de détente 3.

Lorsque l'amortisseur part en détente, une surpression est appliquée dans la chambre de détente. Etat 1 (position D à position M) : La valve 1 est soumise à cette surpression de détente, forçant la chambre de régulation 8 à se vider via l'orifice calibré 7. Le coulissement de la tige creuse 12 s'opère depuis la position de repos D jusqu'à la position intermédiaire M. Comme l'indique la flèche en figure 1, le fluide de la chambre de détente 3 est stoppé par l'embase 13 de la tige 12, scellant l'espace entre les cylindres extérieur 10 et intérieur 11. Le fluide de la chambre de détente 3 ne peut donc pénétrer dans la chambre de compression 4. Dans cet état, tel que représenté en figure 1, l'effort d'amortissement est donc élevé. Etat 2 (position M à position F) : Le coulissement de la tige creuse se poursuivant depuis la position M en direction de la position F, le fluide de la chambre de détente 3 passe alors à l'intérieur de la tige creuse 12 depuis son entrée 14 en direction de sa sortie 15 ouverte sur la chambre de compression 4 et rejoint ainsi la chambre de compression 4, comme l'indique la flèche sur la figure 2. Dans cet état, tel que représenté en figure 2, l'effort d'amortissement devient faible. Etat 3 (position F) : Lorsque la tige creuse 12 a coulissé jusqu'en position F, le coulissement stoppe. Comme représenté en figure 3, la sortie 15 de la tige creuse 12 est alors en butée contre la paroi 16 du cylindre extérieur 10. Le passage de fluide de la chambre de détente 3 vers la chambre de compression 4 est alors fermé, comme l'indique la flèche.

L'effort d'amortissement est donc élevé.

Lorsque l'amortisseur repart en compression, on réalimente la chambre de régulation 8 via le clapet anti-retour 9, ce qui permet à la valve 1 de retrouver sa position d'origine (embase 13 de la tige 12 en position D). On notera qu'il est également possible de se passer d'un tel clapet anti-retour.

Sur la figure 4 sont représentées les valeurs d'effort d'amortissement, en fonction de la fréquence d'excitation, d'un amortisseur hydraulique comprenant une valve telle que représentée sur les figures 1, 2, 3. L'occurrence d'un phénomène d'excitation à haute fréquence ou basse amplitude correspond à l'état 1, et donc à un effort d'amortissement élevé. L'occurrence d'un phénomène d'excitation à moyenne fréquence ou moyenne amplitude correspond à l'état 2, et donc à un effort d'amortissement faible. L'occurrence d'un phénomène d'excitation à basse fréquence ou haute amplitude correspond à l'état 3, et donc à un effort d'amortissement élevé. Il est donc réalisé un amortissement fort devenant faible, et redevenant fort lorsque la fréquence d'excitation augmente. On parle d'une valve passe-bande. Un tel amortisseur améliore la tenue de caisse, le confort tout en permettant un bon contrôle du rebond de roue. La valeur d'effort avant la fréquence de coupure basse Fcb, celle entre la fréquence de coupure basse Fcb et de coupure haute Fch et celle après la fréquence de coupure haute sont réglables indépendamment les unes des autres, de même que les fréquences de coupures Fcb et Fch, en fonction notamment des dimensions et forme des cylindres extérieur et intérieur, de la forme des entrées et sorties de la tige creuse etc. Des références identiques sur les différentes figures de la description correspondent à des éléments similaires. La figure 5 représente une valve 1' d'un amortisseur hydraulique dans un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode, la paroi 16 du cylindre extérieur 10 contre laquelle la tige creuse 12 vient en butée à l'issue du coulissement de la tige le long du cylindre extérieur, comporte un orifice communiquant avec la chambre de compression 4. Les états 1 et 2 de cette valve 1' sont similaires aux états 1 et 2 pour la valve 1 considérée en référence aux figures 1 et 2. La différence par rapport à la valve 1 est que lorsque la sortie 15 de la tige creuse 12 vient en butée contre la paroi 16 du cylindre, le fluide peut continuer à s'écouler depuis la chambre de détente 3 dans la chambre de compression 4.

Sur la figure 6 sont représentées les valeurs d'effort d'amortissement, en fonction de la fréquence d'excitation, d'un amortisseur hydraulique comprenant une valve telle que représentée sur la figure 5. L'occurrence d'un phénomène d'excitation à haute fréquence ou basse amplitude correspond à l'état 1, et donc à un effort d'amortissement élevé. L'occurrence d'un phénomène d'excitation à moyenne fréquence, moyenne amplitude, à basse fréquence ou haute amplitude correspond à l'état 2, et donc à un effort d'amortissement faible. Il est donc réalisé un amortissement croissant en fonction de la fréquence : d'abord faible pour les fréquences faibles et devenant fort lorsque la fréquence d'excitation augmente. La figure 7 représente une valve 110 d'un amortisseur hydraulique dans un troisième mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, il n'y a pas de cylindre intérieur, mais la tige creuse 120 est close en son extrémité 15 et comporte une trouée 161 sur sa paroi latérale 160 qui coulisse contre le cylindre extérieur 100. Une cavité 60 est ménagée dans la paroi du cylindre extérieur 100 entre la chambre de compression 4 et l'intérieur du cylindre extérieur 100, au sein duquel coulisse la tige creuse 120.

Dans les états de coulissement 1 et 3, la trouée 161 sur la paroi latérale 160 est contre la paroi intérieure du cylindre extérieur 100, et la cavité 60 est obturée au niveau de l'intérieur du cylindre extérieur 100 par la paroi 160 de la tige creuse 120, empêchant le fluide de la chambre de détente 3 de passer sous la pression de détente à l'intérieur de la chambre de compression 4. Dans l'état de coulissement 2, la trouée 161 se retrouve face à la cavité 60 ménagée dans la paroi du cylindre extérieur permettant ainsi au fluide de la chambre de détente 3 de se déverser dans la chambre de compression 4. La figure 8 représente une valve 111 d'un amortisseur hydraulique dans un quatrième mode de réalisation de l'invention avec un fonctionnement similaire à celle de la figure 7, si ce n'est que la chambre de régulation 8 et l'orifice calibré 7 entre la chambre de régulation 8 et la chambre de compression 4 sont remplacés par l'orifice calibré 70 entre la chambre de détente 3 et la chambre de compression 4. En outre, il est possible des disposer des ressorts 72 de part et d'autre de la tige creuse 120 pour freiner son coulissement le long du cylindre extérieur 100. La figure 9 représente une valve 112 d'un amortisseur hydraulique dans un cinquième mode de réalisation de l'invention similaire à la valve représentée sur la figure 1, si ce n'est que l'orifice calibré 7 entre la chambre de régulation 8 et la chambre de compression 4 est remplacé par l'orifice calibré 71 sur la paroi latérale 162 de la tige creuse 12. La valve a été décrite ci-dessus dans son fonctionnement par rapport à un phénomène de détente. Une telle valve peut bien évidemment être mise en oeuvre relativement à un effort de compression. Le fonctionnement est alors le même que présenté ci-dessus, en inversant les chambres de détente et de compression. Dans le cas où l'on veut agir sur l'effort de compression et sur l'effort de détente, il convient de munir l'amortisseur hydraulique de deux valves. On notera par ailleurs que la représentation de l'effort selon la fréquence correspond à sa représentation selon la course de l'amortisseur car la fréquence et la course sont liées par la vitesse d'excitation de l'amortisseur.20

Claims

REVENDICATIONS1. Amortisseur hydraulique comprenant une chambre de travail, un piston monté glissant dans la chambre de travail et séparant la chambre de travail en une première chambre (3, 4) et une deuxième chambre (3, 4) comprenant chacune un fluide ; l'une des première et deuxième chambres étant une chambre de compression et l'autre des première et deuxième chambres étant une chambre de détente ; une valve (1 ; 1' ; 110 ; 111 ; 112) étant ménagée dans le piston (2) et comprenant un élément mobile (12 ; 120) adapté pour effectuer, sous l'effet d'une pression appliquée dans la première chambre, un coulissement dans une direction opposée à la première chambre avec dans une première portion déterminée dudit coulissement, le maintien d'une séparation hermétique entre les fluides des première et deuxième chambres, et pour, dans une deuxième portion déterminée du coulissement postérieure à la première portion du coulissement, libérer un passage dans la valve tel que le fluide de la première chambre s'écoule dans la deuxième chambre via ledit passage.
2. Amortisseur hydraulique selon la revendication 1, dans lequel l'élément mobile (12 ; 120) est en outre adapté pour, sous l'effet de la pression appliquée dans la première chambre, dans une troisième portion déterminée du coulissement postérieure à la deuxième portion du coulissement, obturer ledit passage dans la valve (1 ; 1' ; 110 ; 111 ; 112).
3. Amortisseur hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la valve (1 ; 1' ; 110 ; 111 ; 112) comprend un cylindre extérieur creux comportant une entrée ouverte sur la première chambre et une sortie ouverte sur la deuxième chambre ; et l'élément mobile étant disposé au sein du cylindre extérieur (10 ; 100) et comportant une tige creuse (12 ; 120) ; l'élément mobile étant adapté pour coulisser le long du cylindre extérieur lors dudit coulissement et étantadapté pour qu'au cours de la deuxième portion déterminée du coulissement, le fluide de la première chambre coule dans la tige creuse avant de s'écouler dans la deuxième chambre via le passage.
4. Amortisseur hydraulique selon la revendication 3, dans lequel la valve (1 ; 1' ; 112) comprend en outre un cylindre intérieur (11) s'étendant parallèlement audit cylindre extérieur (10), la tige creuse (12) coulissant de façon serrée autour dudit cylindre intérieur pendant la première portion du coulissement.
5. Amortisseur hydraulique selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel la tige creuse (12 ; 120) comporte une extrémité ouverte au contact du fluide de la deuxième chambre lors des première et deuxième portions du coulissement.
6. Amortisseur hydraulique selon les revendications 5 et 2, dans lequel dans la troisième portion du coulissement, ladite extrémité de la tige creuse (12) vient en butée contre une paroi (16) du cylindre extérieur (10), empêchant tout écoulement du fluide vers la deuxième chambre par ladite extrémité de la tige creuse.
7. Amortisseur hydraulique selon la revendication 3 ou 4, dans lequel, la tige creuse (120) comportant une cavité (161) dans sa paroi latérale (160) coulissant le long du cylindre extérieur (100), lors de la deuxième portion du coulissement, ladite cavité est amenée en contact du fluide de la deuxième chambre, ladite cavité étant isolée du fluide de la deuxième chambre lors de la première portion de coulissement.
8. Amortisseur hydraulique selon les revendications 7 et 2, dans lequel ladite cavité est en outre isolée du fluide de la deuxième chambre lors de la troisième portion de coulissement.
9. Véhicule automobile comprenant une caisse, un train roulant et un amortisseur hydraulique selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, disposé entre la caisse et le train roulant.