Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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SYSTEME AMORTISSFUR A HUIL~
La présente invention concorne ~n systerne amortisseur à huile pour
mot~s cu Yoitur~s et notammPnt pcur des véhicules ~tii.se~, soit pour l~s
c~mpétitions, sait en tout terrain.
il est c~nnu par la dern~nde de l~r~Jet americain 4,~5~.7û6, un
amortisseur à huile compcrtant un piston mo~iie dians un cylindre qui, lors
cle sa c~urse de ccmpre.5~ion, dépl~c~ i'huile ccnten~a dans une c.'lambre
vers, d'une part un reservoir et, d'autra part un~ ~econ~e chambre disposée
c~e l'autre c~té d-~ piston. Le trajet de l'hulle ~ers la seconde chambre
!O ~ispa~ée de l'a~tre c~t~ du piston passe par des ~alves ~'ajustement des
c~iractéristiques de re~cnd de l'amortisseur l ~ pr~5~icn de l'huiie chassée
cians le réservoir est compensée par une poch~ ccntenant un ga~ scus
pression e~ jouant, ~n ~,juel~ue s~rte, la r~le équiv~lent a~u ~es~ort ~es
amortisseurs à ressort de l'art an~erieur. L'ac~ 5 à la chamDre du réser~oir
~5 es~ limité par, d'un~ part un syst~m~ re~ia~le par un~ 'JiS d'ajustement dlJ
ta~ix de compression et, d'autre part ~:n c'a~et d~ protec~..on ~ntre les
pr~ssicns PxcPssive~, faré pcur résister 3 une pre~sian maximale ~e 1
Kg'crn- environ (200û psi).
est égaiemer!t c~nnu par la der?~3nd~ de brev~t internation~le WO
~o 54 ~2360, un système amortiss~r co~ renar~t ~n cylin~re dans lequel u;l
picton mobile délimite ~eux vc'umes de tr~3il. Chaque vo!urnP est relié p~r
un condui~, à un ~olume intermédiair~. !es deux Yo'umes intermédi~ires
communiquent chacun par trois orific~3~ avec une mema chambre de
c2ntrole. Les trois ori~ices ccmportent re~pec~i~,ement, IJn~ ~alve de
~- régulation du flux d'l ~ile all~nt du ~folume intermédiaire ~/ers la ~hambr~ de
contrci~ n clapet anti-r~tour rég~able ccns~ nt un frein hydraulique, ~t
ne Y~lve permet~r~t un passa~ permar~nt de 5~ charnbr~ de controle Yers
le vclume interrnédiaire. Ce ~y~teme relativ_ment ccmFlPxe perrnet de régler
Indépendamment les caractéristiques d~ compression et de d~t~nt_ ~'un
o amartis~eur mais ne Fermet pa3 ~n ré~lage optirnal de l'am~rtisseur pour
~ .CA 02261849 1999-01-22 ').,.J~ L~J~,J _..................... 'J'.)'t,~ 'J_
.NV~S/~NE.~,'7:r'T
1~ ~10198
de~ utilisaticns comprises dan~ une plage de vitesses de ~éplac~ment du
piston ~ituée entre le~ basses vitasses e~ les vitesses de frPin hydrauli~ue.
La présent~ invention ~cnc~rne un reservoir à l~uile utilisable avec
un tel typ~ d'amartisseur ol- avec d'autres types d'arnortisseur~ plus sirnples
5 OU p!lus c~mp~xes. ~n e~fet, on a c~nstaté q~e dans c~s systèmes
d'amortis~urs, on prév~yait tcujcurs sur l'arrlcrtisse~lr, entre d'une part la
bague ( ,1~ disposée à l'e~trémite de la tige (1~) ~u piston adjac~onte a
l'anneau de flx~tion (12~ au c~assiC du véhicule et. d'autr~ part la surfaoe
exteme inférieur~ 1) du c~rps cylindrique (1~) ccnstituant la chambre de
L0 comprsssion, un é!ément elastiq~e généralement c~n~titué d'une basue en
ca~ut~h~uc fGrmant ia butée de l'amo~i~seur que l'cn rencontre dans ,es
conditions de foncti~nnement extre~ne~. En ef~et, I'arnortiss~ur etant protesé
~rntre les pressicns trcp élevées"e c!3pet du r2is~r~0ir risque de s'ou~,~rir
lors de la retombée du véhi~.~ apr~s un s~ut important e~, dans ~ cas, ia
5 seule protec'ion p~ur i'amortisseur est 13 butee éiastiqu~s ~isp~sé~ znue le
~ylindre (1~) - t la haS~e (113.
Cette butée elasti~2 ~ I'inc-~nv~nlent ~e genérer des ph~ncmènzs
d~ rebond ir;c~ntrcla~les pcur le pilot~ et qui ~ nen~ parfois ie véhi~,u,e
faire une culbute en alrant.
Un pre~ r but de I ,nventicn ast ce propcser un system~
amortiss~our ~ui pe~nette d'élirniner ce~ inccnver;ients et d'amé!i~rer les
caractéristiques d~ réponse de "amortisseur lors des &h3ses de
~moressicn tout en ccnse~nt les a~antagPs et car~.ér stiques des
ama~tisseLrs à huiie~
~5 Ce but est att~int par le fai~ ~ue le systèrne amortisseur à huile,
c~nstih~é d'un pistcn morlté à l'e;ctr2mité d'une tige mobile, se dépla~ant
dan~ un corps cylindrique c. ~ux en chassant l'huile comprise entre le pisrcn
et le .o~d du c~r,~s creux de l'amortiss~ur vers ~.~ne chambre de résen~e
de~ormabie sur l'~xtérieur ~e 'aquelle est appliqué un gaz sous pr~ssion
,o ~'hulle étan~ év~c-~ee ver~ la cnambro de reserve par a~ moins deux or~ficQs
d.~erents selon les vitess~s de deplac~ment du piston ~ar~ctérisé en ~
.. . . .... . . . .
' ' " ". CA 02261849 1999-01-22 ~
3 ~ ,~ONEl~,'PCT
aiss
que le trajet de l'huile passe par une chami~ro intetme~iaire d~ volume
détermine. Ies ~ri~ic~s atant disoosés entr~ la char~re de r~sPr~e ~t la
ch~mbre interm2diaire, au moins l'un d~ orific~ pr~rnier orirlcP eta~t
c~ture par un c~ et ~nti-retour regia~le _cnstitu~nt un frein hydraulique
c régla5~le ~e façon à ne permettre l'évas:;~ation de l'huiie que d~s le cas où
ia pressicn exeroée par le piston s~r l'hLile est teile ~u'~lle dépasse ies
carlditions pre~ues d'uti~ication du Yéhi~ule le~ plus ~x~reme3 et en ~ qu'un
deuxièm~ c1a~et anti-retour ~e~larble obture un sec~nd cr.;~ sitL~e ~rtre la
chambre intermédiair~ et ~a chambre ~e ,éserve. Ie douxième ciapet ~nti-
retour étant réglé p~ur une plage de ~ites~es de ~éplacemer,t ~u piston
située entrP l~s basses vitesses et ies vite~ses de frein hydraulique.
Selon un~ aut~e particul~rite, un tr~isième orif;c~ pou;~u d'un
~translement regi~ Fermet d'éva~uer ~ux basses ~itesses l'huil~ de la
~ambre ,nt~rmédi~ire vers !a ch~mbre ~e r~serve
~ elcn un~ autre particu~arit~, les premier et deuxi~eme c!apet~
c~mpart~nt un c~rps de ~is s~ prcio~geant par une ti~e cran~ée
fegu!iètem~nt ~ur une haut !Jr c'~t~rminée de sa péripnérie e~ suppcr~ar,t sur
i'~x,tremit~ de 1~ tige d~s moyens de fixation ~i'un ohaFieau de mainti~n, une
r~nd~l',e ~3~4) d'etalîc~ei~é ~ un mayen éiasti~ue étart r~aintenus ensr2 le
a ~ ape3u de mainti~n :~t la par~i~ cranto~, le moyen élas~i~ue ~ppuyans avec
une fc,rcs détermin~e la roridell~ d'etancheité c~ ~r le si~ge de l'or~Ticz
r~spectif associé ~u clapl~t
Selon ~n~ aurr~ partlcu,a,ite, la ?arlie crante~ c~cpèr~ avec une
~il5e s~llici~e p¢r des moyens e!asti~ues paur constit~Jer un crar~ ~'arret dP
~i r~gl~3g~.
Selcn ur;2 autrs particularité, la ~hambre intermé~iaire est
c3nst~tuée p~r une gorge annulaire fcrm~e dans une bague cylindriqu2
~stinée à fe~rner l'ex~émité ~uvert~ ~u rése~air. Iadite bag~P c~.~lindrique
e~an~ pourv-le de perc~ges braversant la bague et la gorce annulaire, lesdits
,~ perçag~s c~mpcrtant du c~té extérieur C'J réserYoir un filesagP ~cur l_ c~s
,,
,- ., ; . . --
. .. ... .. ..
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3 ~is
de ~is et des m~yens permettan~ de re~lis~r l~étanchéité ~ntre le ~rps de vls
et le ,~ercase.
~ e!~n une a,utre parlicularité, les mcyens eiastiqu~s appuyant la
ror,delle ~'ét-nchéi~e ~ur !e siè~e du p~rça~e scnt _~nstitL3és par un
empila~e de ~lu~i~urs ro,n~el1es belle\~ille mcnt~es ~ux . deux en
o~oasition .
Selon une autr~ part~c;~l~rise"es moyens él~stiq 'es pcur 1~ vjc des
h~Jt~s vi~ess~s sonl c~nstitués par un ~mpilage d~ rond~lles beiie~,ille
a'épaisseur ccmprise ~ntr~ ~,20 mm et Oi45 ~m.
.. S~l~n une autr~ particutarité, les moyens elasti~ues pour la ~is
_l~tée hy~rauli~u_ so~t c_,n~titués par u.n em~ilage de r-n~elle~ ~eileville
~'~paiss~ur ~omprlee enSr~ ~,a5 mm ~t 1 n~m a~ec ~ nc _p~ 3eur plus
im~or~-nt~ pour les rond~'les ~ 1~ vis buté~ ~ue l'épaissew ~s ronde,les
de la ~is ~es h~utes vites3es.
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D'autres particularités et avantages de la présente invention
apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en
référence aux dessins annexés dans lesquels:
la figure 1 représente une vue schématique du principe de l'invention
la figure 2A représente une vue de détail et en coupe partielle des
clapets réglables;
la figure 2B représente une vue de dessus de la partie crantée de la
vis;
o la figure 2C représente une vue de dessous de la bague de
fermeture du réservoir;
la figure 2D représente une vue de côté de cette bague;
la figure 2E représente une vue en coupe selon la ligne passant par
les deux axes de symétrie des deux clapets réglables;
la figure 3 représente la courbe exprimant les caractéristiques de
réponse en force en fonction de la vitesse de compression.
L'invention va maintenant être décrite à l'aide des figures 1 à 3.
Le système amortisseur est constitué d'un cylindre creux (15) dans
le4uel se déplace un piston (13) disposé à l'extrémité d'une tige (10) dont
I'autre extrémité porte un oeillet (12) de fixation au véhicule et, à proximité
de cet oeillet, une rondelle (11 ) de butée. L'extrémité du cylindre (15)
opposée à l'oeillet (12) comporte également un oeillet (14) de fixation au
véhicule. Lors du déplacement du véhicule, la tige va être sollicitée en
compression ou en extension et, lors des phases de compression, le fluide
compris entre le piston (13) et le fond de la chambre (15) proche de l'oeiltet
(14) du cylindre (15), va être chassé par le tuyau (2) vers un réservoir (3). Ceréservoir (3) comporte une chambre de réserve (4) délimitée par un piston
cylindrique (31) se déplaçant dans le réservoir librement sous l'effet des
pressions du fluide (4) et d'un gaz (5) introduit dans la zone comprise entre
I'autre face du piston (31) et le fond du réservoir. Ce fluide est introduit de
façon connue par un clapet anti-retour de remplissage (6). L'étanchéité entre
, ,
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le gaz et le fluide est assurée par un joint d'étanchéité annulaire (310)
disposé dans une gorge périphérique du piston (31). Le tuyau (2) est relié au
réservoir par un embout (33) dont une extrémité débouche dans une
chambre intermédiaire (321) formée dans une bague (32). Cette chambre
intermédiaire (321) communique avec la chambre de réserve d'huile (4) par
trois orifices (325, 322, 326) dont deux sont obturés par un clapet anti-retour
et le troisième (322) pourvu d'un étranglement réglable qui peut être plus ou
moins ouvert. Par exemple, une vis pointeau (34) est disposée dans le trou
fileté de la bague (32). Le pointeau (34) vient plus ou moins obturer l'orifice
10 tronconique (322). Cette vis pointeau (34) comporte un ioint d'étanchéité (9)entre la chambre annulaire (321) et la partie extérieure de la bague (32). La
vis pointeau peut être remplacée par tout autre moyen équivalent tel que,
par exemple, une fente calibrée.
La communication entre la chambre intermédiaire (321) et la
s chambre de réserve (4) est empêchée par au moins un clapet anti-retour et,
dans la variante représentée à la figure 1, par deux clapets anti-retour (35,
36) réglables comme on va le voir par la suite. Chacun des clapets anti-
retour est constitué de façon identique à celle représentée à la figure 2A. Le
clapet est formé par une rondelle (354) appuyant sur le siège délimité par le
20 perçage cylindrique (3252) de diamètre supérieur au perçage (3251) pour
former le siège du clapet. Le perçage (3251) comporte une partie filetée à
son extrémité opposée au siège. Ce perçage (3251) débouche à l'extérieur
de la bague (32) par un perçage de diamètre supérieur formant un
épaulement (3253) avec la partie filetée. De même, le clapet (36) comportera
25 une bague (364), le perçage (3262) formant le siège avec le perçage fileté
(3261) et l'épaulement (3263). Chaque rondelle d'étanchéité (354, 364) est
montée sur une tige (3512, respectivement 3612) comportant à son
extrémité un perçage dans lequel passe une goupille (358, respectivement
368) réalisant la solidarisation de la tige avec un chapeau (359,
respectivement 369) dont la section est substantiellement en forme de U et
comporte dans la partie centrale du U des perçages (3590) de passage de
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I'huile. Sous le chapeau (359, 369) sont disposées des rondelles beleville
(355a, 355b, 356a, 356b) montées deux par deux en opposition (365a,
365b; 366a, 366b). Pour le clapet (36), on a également un nombre
déterminé de rondelles beleville montées deux à deux en opposition, de
façon à constituer un moyen élastique appuyant avec une force déterminée
la rondelle d'étanchéité (354, respectivement 364) sur, d'une part le siège du
perçage et, d'autre part une bague crantée (353, respectivement 363)
solidaire de la tige (3512, 3612) respective de chaque vis de chaque clapet
(35, 36). Chaque bague crantée (353, 363) comporte, régulièrement
o réparties sur sa périphérie, des encoches (3531, 3631) constituant des
logements pour une bille (8a, respectivement 8b) sollicitée par un ressort
(7a, respectivement 7b) de façon à ce que la bille (8a, respectivement 8b)
vienne se loger dans l'encoche respective (3531, 3631) de la bague crantée
située en vis-à-vis. La bague crantée est rendue solidaire de la tige sur
15 laquelle elle est montée par des moyens appropriés tels que, par exemple,
une brasure. La tige se prolonge du côté de la tête de la vis (351,
respectivement 361) par une partie filetée (3513, respectivement 3613) et la
tete de vis comporte un élargissement de diamètre dans lequel est formée
une gorge permettant la mise en place d'un joint d'étanchéite (352,
20 respectivement 362). Chacune des têtes de vis comporte une rainure (3511)
pour la première vis (35) et, une rainure en croix (3611) pour la seconde vis
(36), comme on peut le voir sur la figure 2C. Ces rainures permettent à l'aide
d'un outil de dévisser chacune des vis constituant un clapet de réglage cran
par cran ce qui a pour résultat de comprimer les rondelles beleville entre la
25 rondelle (354 respectivement 364) et le chapeau respectif (359, 369). Ceci
permet de déterminer la force de compression au-delà de laquelle le clapet
va s'ouvrir. L'étanchéité entre la bague (32) et la paroi cylindrique du
réservoir (30) est réalisée par deux joints toriques (358, 357) disposés
chacun dans une gorge périphérique (3258, 3257) formée de part et d'autre
30 de la gorge annulaire constituant la chambre intermédiaire (321).
,. ~
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Comme on peut le voir sur la figure 3, le diagramme représentant la
variation des caractéristiques de l'amortisseur en fonction de la vitesse de
compression et de la force de compression va évoluer en fonction du
réglage effectué sur chacune des vis. Ainsi lorsque l'on règle la vis pointeau
s (34) constituant la vis dite basse vitesse, le point A de la courbe se déplacevers le haut ou vers le bas, comme représenté par les flèches (34) de la
figure 3. Plus l'orifice (322) est réduit par le pointeau de la vis et plus cet
orifice sera rapidement saturé et l'écoulement devra se faire par le clapet
haute vitesse. Par conséquent, par vissage de la vis (34), on déplace la
o courbe (340) dans le sens de la flèche S. Lorsque l'orifice (322) sature, la
pression dans la chambre intermédiaire croit et atteint la force de résistance
constituée par les rondelles beleville (355, 356) du premier clapet (35) ce qui
décolle la rondelle d'étanchéité (354) de son siège permettant ainsi
l'écoulement du fluide de la chambre intermédiaire (321) vers la chambre de
réserve (4) par l'espace annulaire disponible entre la couronne crantée (353)
et le perçage (3251). Lorsque la vitesse de déplacement du piston ou la
pression du fluide augmente fortement, le premier clapet réglable (35) va
saturer et la pression va continuer à augmenter en s'exerçant sur le second
clapet (36) constituant la butée hydraulique. Ce second clapet (36) comporte
des rondelles beleville d'épaisseur plus importante et la vis (361) est réglée
de façon à ce que la rondelle (364) reste en appui sur son siège tant que la
vitesse de compression et la force de compression n'ont pas atteint le point
C de la courbe (3640). Dans cette zone de travail, I'amortisseur conserve
donc une caractéristique de réponse en fonction de la pression et de la
vitesse qui constitue ainsi un frein hydraulique. Lorsque la pression et la
vitesse dépassent le point C de la courbe, le clapet (364) s'ouvre et l'huile
s'écoule vers le réservoir par ce clapet. L'épaisseur des rondelles est
adaptée en fonction du clapet et de l'application. Ainsi sur les amortisseurs
moto ou voiture 4x4 on peut monter des rondelles d'épaisseur 0,45 mm pour
la vis haute vitesse et 0,65 mm pour la vis butée ou frein hydraulique. Dans
d'autres applications telles que les VTT ou VTC on utilisera des épaisseurs
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par exemple de 0,20 mm pour la vis haute vitesse et 0,45 mm pour la vis
butée ou frein hydraulique. Ces épaisseurs sont déterminées par l'homme
de métier en fonction des charges supportées par chaque amortisseur et du
type d'utilisation et de courbe de réponse à la compression que l'on
souhaite.
Sur la figure 3 est représentée, également en pointilié, la courbe de
force de compression en fonction de la vitesse de compression ou de
déplacement de la tige du vérin dans le cas d'un dispositif correspondant au
brevet américain 4,958,706. On voit que la partie de la courbe en pointillé (7)
correspond aux possibilités de réglage de la vis (54) et, en fonction du
réglage de cette vis, le point D de la courbe en pointillé se déplace sur
l'horizontale (8). Si l'on veut que l'amortisseur ait, selon ce brevet américain,
des caractéristiques de fonctionnement à peu près normale, on va de
déplacer entre les courbes arrivant aux points D et D' en fonction du réglage
de la vis (54). Le palier représenté par la ligne horizontale en pointillé (8)
correspond à la pression maximale supportable par le clapet (64) du brevet
américain 4,958,706. On a volontairement reconsidéré que le clapet (64)
était réglé pour la même valeur que celle du point C. Toutefois on
comprendra aisément, comme on l'a explicité précédemment, que le point C
de la vis de frein hydraulique peut être réglé à une valeur supérieure ou
inférieure. Ainsi l'amortisseur de l'invention présente l'avantage de pouvoir
s'adapter aux forces supportées par l'amortisseur selon son utilisation. En
effet, lorsque l'on utilise l'amortisseur sur une moto ou sur une voiture, la
force de compression maximale à laquelle l'effet frein hydraulique doit
pouvoir s'exercer va varier en fonction du type du véhicule.
Un premier avantage de l'invention est donc de permettre avec un
amortisseur de même type de l'adapter aussi bien à une moto qu'à une
voiture ainsi que de l'adapter aux conditions de route que le véhicule va
rencontrer en plaçant plus ou moins haut le point C.
Un autre avantage consiste dans le fait que pour une même force de
compression donnée, inférieure à la force maximale acceptable,
r- I
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I'amortisseur, seion l'invention, va réagir avec une vitesse de compression et
de déplacement de la tige vérin différente sur une plage de vitesses
comprise entre le point D et le point C. Ces caractéristiques de vitesses de
compression différentes contribuent au confort de la suspension, c'est-à-dire
s à l'adhérence de la roue au sol ce qui permet de donner une plus grande
motricité au véhicule. La zone de vitesse de compression comprise entre les
points D' et C sur la courbe (8) sont en fait les vitesses de compression pour
lesquelles la butée en caoutchouc traditionnelle entre en jeu et dans lequel
le véhicule est soumis au phénomène de rebond, que l'on a mentionné au
o début de la description. De même les possibilités de déplacement des points
A et B par les vis de réglage à basse vitesse (34) et haute vitesse (35)
permet également de mieux adapter la courbe de réponse de l'amortisseur
selon l'invention quel que soit le type de terrain rencontré. Ceci n'est pas le
cas dans l'invention du brevet américain 4,958,706, on peut choisir, par le
réglage de la vis, d'adapter la courbe de réponse de façon à ce que celle-ci
corresponde au profil D' pour que dans les basses vitesses le véhicule ait
une caractéristique de réponse proche de la courbe (340) de l'invention et,
dans ce cas, on voit que dans les vitesses moyennes correspondant à la
courbe (350), la réponse d'un amortisseur réglé selon la courbe aboutissant
au point D' sera nettement moins bonne et le véhicule arrivera très vite en
butée élastique. L'autre possibilité est de choisir d'effectuer un réglage
intermédiaire représenté par la courbe (7) aboutissant au point D et coupant
la courbe (350) au point E. Dans ce cas la réponse de l'amortisseur sera un
peu meilleure pour les vitesses de compression moyennes mais la réponse
de l'amortisseur sera moins bonne dans les basses vitesses. Ainsi si le trajet
comporte de la tôle ondulée le confort du véhicule et sa motricité seront
nettement moins bonne sur la tôle ondulée pour une vitesse de déplacement
peu élevée. En effet la partie de la courbe (340) correspond aux
déplacements de faible amplitude, alors que la partie (350, 3640) correspond
aux déplacements de grande amplitude pour générer le véhicule à bord, par
exemple, d'un nid de poule.
, . ~ . ~ ... . .. ...
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On comprend ainsi qu'en jouant sur le réglage de la vis hautes
vitesses (351) et de la vis frein (361), on peut ainsi définir un amortisseur
dont le fonctionnement va réaliser un frein hydraulique en remplacement des
butées élastiques et dont le fonctionnement pour les vitesses inférieures ne
sera pas affecté par cette caractéristique de frein hydraulique.
D'autres modifications à la portée de l'homme de métier font
également partie de l'esprit de l'invention.
