Brevet FR2256849A1 — publié le 19750801

L'invention concerne la suspension des véhicules, en particulier des automobiles et des motos. Pour réaliser la suspension de ces véhicules, il est habituel de dissocier les problèmes et les organes correspondants. On distingue ainsi la suspension proprement dite, qui consiste à monter chaque roue sur un support mobile par rapport au reste du véhicule en interposant entre les deux un élément élastique. On distingue d'autre part la fonction d'amortissement, destinée à empêcher les oscillations de ltensemble de la masse suspendue par l'élément élastique précédent. Enfin, dans certains cas, on dissocie également la fonction d'anti-rebondissement de la masse non suspendue. L'élément élastique de la suspension est en général constitué par divers types de ressorts, le plus souvent métalliques, à lames, hélicotdaux ou à barre de torsion, ou parfois en élastomère ou à air comprimé. Pour la fonction amortissement, les anciens amortisseurs à friction sont pratiquement abandonnés au profit d'amortisseurs hydrauliques de divers types. Enfin, la fonction d'anti-rebondissement, d'un usage assez exceptionnel, est constituée généralement par un batteur à inertie relié à la masse non suspendue et servant à corriger les effets de rebondissement, notamment dans le cas des suspensions extra-souples à faible amortissement.A part dans les ensembles complexes et onéreux que constituent les suspensions oléo-pneumatiques, il n'y a en général aucune interaction entre les divers organes, meme lorsque les amortisseurs sont par exemple du type télescopique et logés coaxialement aux ressorts hélicotdaux de suspension. En cas de variation importante dans la charge du véhicule, il est souvent difficile de réaliser un réglage de l'élément élastique de suspension, et plus encore de régler l'importance de la fonction d'amortissement. Le but de l'invention est d'éliminer tous les inconvénients pré cédants en réalisant un appareil unique, simple, léger et robuste qui réunisse les trois fonctions et qui permette, par un moyen très simple et rapide, de régler simultanément et proportionnellement la force de suspension et celle d'amortissement. L'invention consiste à combiner, dans un même appareil télescopique, une suspension à air avec un amortisseur à air à double effet, disposé coaxialement au précédent, et dont la capacité globale est réunie par l'intermédiaire d'un étranglement à la partie sous pression de la suspension à air, de telle manière que le volume global de l'amortisseur serve d'air pour la suspension et en même temps que cet amortisseur soit constamment rempli d'air à la mEme pression moyenne que la suspension, laquelle pression peut être modifiée à volonté de l'extérieur au moyen d'une valve de remplissage du type utilisé pour les pneumatiques ; enfin un batteur à inertie est logé coaxialement dans l'espace annulaire entourant l'amortisseur du c8té lié à la masse non suspendue, ce batteur à inertie étant amorti également à l'air et monté entre deux ressorts hélicotdaux à pas variable, de manière que la fréquence propre de résonance du batteur occupe une large plage qui englobe la fréquence propre de rebondissement de la roue du véhicule et ses variations possibles en fonction du type et de l'usure du pneumatique ainsi que de son état de gonflage. L'enceinte commune à l'amortisseur et à la suspension est de préférence refermée de manière étanche au moyen d'une membrane d'étanchéité à déroulement, de type connu, de telle manière que l'ensemble, dépourvu d'huile, soit complètement étanche-et ne nécessite aucun entretien. Grace à cette disposition, on peut obtenir une suspension très souple et facilement réglable, l'amortissement des basses fréquences étant obtenu au moyen de l'amortisseur à air, avec une efficacité qui est fonction de la pression d'air dans la suspension, donc de la charge, tandis que l'amortissement des hautes fréquences, en particulier du rebondissement de la roue sur la chaussée, sont efficacement amorties par le batteur à inertie5 et ceci dans toutes les limites de leur variation. D'autres particularités de l'invention apparattront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel - la figure unique est une coupe axiale de l'ensemble de l'appareil. Comme on le voit sur la figure, l'appareil se compose d'un corps supérieur 1, destiné à être solidarisé par son oeil 2 avec la masse suspendue, et un corps inférieur 3 destiné à être solidarisé par son oeil 4 avec la masse non suspendue du véhicule, c'est-à-dire la roue ou son support. Le corps supérieur 1 est réalisé en deux parties 5 et 6 séparées par un plan de joint 7 et réunies par un certain nombre de vis 8 pour permettre de serrer, dans ce plan de joint5 la périphérie d'une membrane d'étanchéité à déroulement 9 de type connu. La partie centrale de cette membrane s'appuie sur l'extrémité supérieure du corps inférieur 3, lequel coulisse à l'intérieur du corps supérieur. Le corps inférieur 3 est percé d'un large alésageetreferméà sapartie supérieure par l'embase filetée 10 solidaire d'un cylindre intérieur 11, percé lui-même d'un alésage dans lequel coulisse un piston 12, solidaire de l'extrémité inférieure d'une tige 13 qui est fixée à son extrémité supérieure dans l'axe de la pièce 5 du corps supérieur. Cette fixation peut être effectuée par exemple par vissage dans le corps d'une extrémité filetée 13a et blocage au moyen d'un contre-écrou 14, tandis que le piston 12 peut également autre fixé de la même façon et bloqué à l'aide d'un contre-écrou 15. La partie centrale de la membrane 9est serrée sur le dessus de l'embase 10 et du corps inférieur 3 au moyen d'un couvercle 16 bloqué par une douille filetée 17 qui se visse au centre de l'embase filetée 10. Cette douille filetée 17 sert en meme temps à bloquer une pièce centrale 18 au travers de laquelle passe la tige 13 et qui comporte un orifice calibré 19. De cette manière, conformément à l'invention, l'espace 20 délimité par le corps supérieur 5, la membrane 9 et le couvercle 16, et qui est rempli d'air comprimé pour assurer la fonction de suspension, communique par cet orifice calibré 19 avec l'espace intérieur au cylindre 11 dans lequel couLisse le piston 12. Le passage de~l'air entre la face supérieure et la face inférieure du piston 12 est assuré par un orifice calibré 21 débouchant dans un passage axial 22 à l'extrémité de la tige 13. Une valve 23 de type automobile est fixée sur le dessus du corps supérieur 5 de manière à permettre d'établir la pression initiale commune dans l'espace 20 et l'intérieur du cylindre 13 et de modifier ultérieurement cette pression avec une aussi grande facilité qu'on regonfle un pneumatique. En fonctionnement, lorsque le corps inférieur 3 coulisse dans le corps supérieur 1, il se guide mécaniquement sur la tige 13 au moyen de la pièce de centrage 18, solidaire du corps inférieur 3, et du piston 12 solidaire de la tige 13. Entre la partie inférieure 6 du corps I et le corps inférieur 3, on peut donc prévoir un jeu 24 afin de réduire les frottements. On peut alors avantageusement prévoir un joint à lèvres 25 au bord inférieur de la partie 6 pour éviter llintroduction due poussières dans ce jeu. Rien entendu, l'étanchétté à la pression d'air est assurée exclusivement par la membrane 9. Lors de la circulation du véhicule comportant cet ensemble, les débattements de la roue transmis à l'oeil 4 produisent un mouvement relatif entre le corps inférieur 3 et le corps supérieur 1, ce qui fait jouer la suspension pneumatique d'une manière habituelle, cette suspension étant tres flexible, grace au volume d'accumulation d'air constitué par l'intérieur du cylindre 11, et d'autre part déja amortie par l'étranglement subi par l'air passant de la cavité 20 à l'intérieur du cylindre 11 et vice versa. Cet étranglement est réalisé comme on l'a vu par l'orifice calibré 19, ou éventuellement par le jeu entre la tige 13 et l'alésage correspondant de la pièce centrale 18, ou encore par les deux mesures simultanément. En plus de ce premier amortissement, un amortissement beaucoup plus important est obtenu, notaient pour les basses fréquences, par le coulissement du piston 12 dans le cylindre 11 qui produit par conséquent alternativement un passage de l'air depuis la face inférieure vers la face supérieure du piston 12 ou inversement. Cet air, dont la pression moyenne générale est la meme que celle régnant dans l'espace 20, grace à l'invention, possède donc une densité proportionnée à la valeur de la charge, de sorte que chaque nouveau réglage de la pression d'air par la valve 23 produit simultanément l'adaptation de la force de suspension ainsi que de la force d'amortissement. Là encore, cet amortissement est produit par le passage de l'air dans un étranglement constitué par l'orifice calibré 21, ou par le jeu existant entre le piston 12 et le cylindre 11, ou encore par les deux mesures simultanément. Pour éviter les chocs brutaux aux deux fins de course en extension ou en compression, il est prévu deux butées de talonnage-constituées l'une par un anneau de caoutchouc 26 disposé entre la pièce centrale 18 et l'écrou 14, et l'autre par un anneau de caoutchouc 27 analogue disposé entre le piston 12 et la pièce centrale 18. Ces deux anneaux sont montés de préférence avec jeu pour ne pas gêneur le passage de l'air. L'ensemble ainsi constitué présente cependant l'inconvénient de réaliser un amortissement assez faible- des hautes fréquences, et ceci en raison de la compressibilité de l'air dans le cylindre central Pour y remédier, on met à profit, conformément à l'invention, l'espace existant entre le cylindre central 11 et le corps inférieur 3 pour y loger un batteur à inertie de forme annulaire constitué par un batteur cylindrique 28 coulissant par exemple dans'l'alésage 29.intérieur au corps 3 au moyen de garnitures de friction 30, ce batteur comportant un alésage central 31 au travers duquel passe-le cylindre ll Pour produire l'amortissement des mouvements de ce batteur 28, on utilise là encore l'air commç seul fluide dont le passage, entre la partie inférieure borgne et la partie supérieure fermée par l'embase 10, est étranglé par un orifice calibré 32, ou par le faible jeu existant entre l'alésage 31 et le cylindre 11, ou encore par les deux mesures simultanément. Pour que ce batteur 28 fonctionne, il faut naturellement qutil puisse entrer en résonance avec une amplitude suffisante pour les hautes fréquences d'oscillation qui se produisent le plussouvent, c'est-à-dire celles correspondant -à la fréquence propre due au rebondissement du pneumatique du véhicule sur la chaussée. Ces fréquences sont contenues dans une marge assez étroite mais qui, par contre, peut varier selon le poids du pneumatique, son état d'usure et son degré de gonflage. Afin d'élargir la plage de-résonance de manière à englober toutes ces fréquences, malgré leur Variation possible, on monte conformément à l'invention le batteur 28 entre deux ressorts hélicotdaux 33 et 34 du type à pas variable, c'est-à-dire à flexibilité non linéaire.L'un de ces ressorts s'appuie à l'intérieur du corps inférieur 3, tandis que l'autre s'appuie à la base de la tige 11, près de l'embase 10, laquelle est fixée sur ce meme corps 3. L'air contenu dans ltenceinte du batteur à inertie se trouve enfermé de manière étanche gracie au serrage de la partie centrale de la membrane 9, coee exposé plus haut. Cet air, contrairement à celui de l'amortisseur, se trouve à une pression moyenne constante, non modifiée par la pression dans la suspension et dans l'amortisseur. Il serait toutefois possible, si on le désirait, d'établir également une cosaunication entre ce dernier espace et les deux espaces précéderpment réunis. L'ensemble de l'appareil selon l'invention est d'une fabrication relativement simple et économique, étant donné que les pièces les plus grandes peuvent facilement titre réalisées par moulage, par exemple en alliage léger. Etant donné qu'il est entièrement étanche, il n'y a aucun entretien à prévoir et en particulier aucun niveau d'huile à vérifier puisqu'il n'y a pas d'huile à l'intérieur, sauf éventuellement quelques traces de graisse pour réaliser la lubrification. I1 s'ensuit que son fonctionnement est assuré indéfiniment sans entretien. I1 est d'autre part relativement léger, compte tenu de ses fonctions multiples, puisqu'il remplace tout à la fois un ressort, un amortisseur et un batteur à inertie. De plus , son fonctionnement, aussi bien en tant que suspension qu'en tant qu'amortisseur, est absolument indépendant de la température, contrairement à ce qui est le cas des ressorts habituels métalliques ou en élastomère. Enfin, il est très facilement réglable au moyen du simple gonfleur à manomètre existant dans toutes les stations service, ce qui le rend extremement appréciable, en particulier pour les suspensions arrière des motocyclettes et de tous les véhicules du meme genre. On voit en meme temps que sa forme et son mode de fixation permettent à- l'appareil selon l'invention d'entre pratiquement interchangeable avec les ensembles habituels d'un amortisseur télescopique avec un ressort hélicotdal concentrique, sans nécessiter aucune modification du montage de la roue, ceci en particulier dans le cas d'une moto. Dans le cas d'un véhicule automobile, l'appareil permet me de simplifier la conception des trains avant et arriere. REVENDICATIONS 1 - Dispositif intégré de suspension et d'amortissement pour un véhicule, caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison une suspension à air, un amortisseur à air et un batteur à inertie amorti également par air, les organes correspondant aux.trois fonctions étant disposés coaxialement, et l'air comprimé faisant fonction de suspension étant en communication, à travers un étranglement, au moins avec l'air contenu dans I'amortisseur, la pression moyenne de l'ensemble ainsi réuni étant établie et réglée au moyen d'une simple valve du type automobile. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un corps inférieur destiné à etre réuni à la masse non suspen due et coulissant à l'intérieur d'un corps supérieur destiné à etre réuni à la masse suspendue, une membrane à déroulement étant disposée entre les deux corps de manière à constituer la suspension, que l'intérieur du corps inférieur comporte un cylindre intérieur, solidaire du corps inférieur et constituant le corps de l'amortisseur télescopique central dont le piston est solidaire d'une tige qui est fixée dans le corps supérieur et qui sert au guidage axial de l'ensemble, tandis que l'espace annulaire situé dans le corps inférieur autour du cylindre central est utilisé pour loger le batteur à inertie. 3 - Dispositif de suspension selon l'une ou l'autre des revendcatio. précédentes, caractérisé par le fait que le batteur à inertie est monté entre deux ressorts hélicotdaux à pas variable dont la caractéristique non linéaire .de flexibilité est déterminée pour que la plage de fréquences de résonance du batteur à inertie englobe toutes les fréquences propres de rebondissement possibles pour la roue correspondante du véhicule. 4 - Dispositif de suspension selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte des butées de talonnage constituées par deux anneaux de caoutchouc disposés autour de la tige centrale aux endroits appropries risquant de se rencontrer en fin de course de compression et d'extension.