Brevet FR2407832A1 — publié le 19790601

La présente invention concerne surtout les véhicules automobiles0 Pour les véhioules connus,les suspensions consistent toutes en un dispositif permettant un débattement relatif des roues et de la carrosserie au travers d'un Jeu de leviers ou balanciers portant les roues,articulés sur la carrosserie et reliés à celle-ci par des forces élastiquesOLa "suspension élastiques est réalisée à 1' aide de ressorts métalliques à lames,à boudin,à barre de torsion etc.0 ou hydropneumatiques à compression par un fluide d'une chambre étanche contenant un gaz (azote) à pression élevée.Enfin,certains dispositifs ont été employés basés sur les propriétés élastiques du caoutchouc (cycles,remorques notamment). Ces solutions ont ceci en commun que les réactions de la suspension sont élas tiques,une compression se traduisant par l'accroissement de la poussée,grossièrs- ment proportionnelle,reversible. Souvent les mouvements sont amortis par absortion de l'énergie induite(res- sorts à lames) ou par des amortisseurs autrefois à friction,aujourd'hui souvent hydrauliques,à "laminage" taré. L'inconvénient principal des dispositifs connus réside en ce que le ressort est à poussée variable de type kxo L'élongation de la roue dans le sens vertical est ainsi sinusoSdale amortie,avec des tendences à des décollages ou des pertes d'adhérence au sole La sollicitation sur l'ensemble suspendu est aussi sinusoïdale amortie engendre dans les points dtancrage des efforts variables et des élongations unitaires dans le rapport inverse des masses,la résultante des efforts des quatre ressorts atant composée de vibrations,de torsion de la corrosserie,de "pompage" d'ensemble,de tangages et de roulis entrainant inconfort et fatigue du matériel et souvent vibrations et bruits0 Le poids en charge étant variable,il a été recherché un compromis entre suspension trop "raide" à vide et trop "souple" en charge maximale.Le poids dynamique de la voiture est éminament variable selon la trajectoire droite ou courbe,les accéléra- tions et freinages,les ruptures brutales de pente (dis d'âne,caniveaux),phénomème que la suspension classique ne peut prendre en compte que de façon moyenne,en compromis,et de façon passive ("bête") pou@@ait-on dire,nottamment indépendamment de la vitesse et de l'état de la chaussée. I1 a ete pallie aux conséquences extrmes sur le confort,la durée de vie du véhicu- le,la tenue de route,les performances,par des tentavies en relation avec la direction du véhicule. Les directions principales dtaction ont ete : - Etude de la gécmétrire des débattements - Qualité des ressorts et des amortisseurs - Rigidité de la caisse suspendue - Rigidité des éléments non suspendus - Accroissement de la souplesse de la suspension,réduisant la fréquence des mouvements et aussi les sollicitations de la caisse et donc les amplitudes par compensation des effets d'inertie,sauf en cas de résonance éventuellement en hermonique sur certains revêtements avec des amplitudes très importantes ou des ondulations résiduelles lentes (effet de "bateau"). - Astuces mécaniques diverses,notamment avec des jeux de levierstbiellettes etc..,visant à obténir une "flexibilité constante" réglable,ou moins progressive selon le cas ou à interaction entre roues0 Certains brevets connus ont recours à des solutions hydro-pneumatiques tant pour les amortisseurs que pour les ressorts0Cependant,l'ensemble des solutions connues ont ceci de commun qu'elles constituent des systèmes élastiques ou,au moins, à pous sée variable. Les dispositifs objets de l'invention permettant d'éviter les inconvénients de ces palliatifs qui laissent à la suspension ses deux défauts majeurs:imprimer à la cais se des sollicitations élastiques variables et donc y induire des mouvements parasites indésirables d'une façon passive aux circonstances éminemment variables du déplace- ment. L'invention vise à ce que la suspension soit à l'inverse: -telle que ses réactions sur la carrosserie soient quasiment constantes pour un état donné(et non plus variables),mais variables avec cet état(notamment compte tenu des effets dynamiques) réglable à volonté selon le type de conduite (confort ou performance),la vitesse l'état de la route,son profil (en long et en travers) et son tracé. Ceci afin de "lisser" la trajectoire du mobile en évitant les vibrationssles impulsions sur un ressaut brusque d'une roue,les mouvements de pompage,les oscullations secondaires,les déversements an virage0 Et même anticiper un virage par un déversement adapté vers lintérisur (wa avec le déplacement corollaire du centre de gravité vers l'intérieur),voir an compétition un balancement par rotation latérale retardant,après la sortie du virage,la transfert de charge sur les roues extérieures0 I1 est fait pour celà appel à un type de suspension asservie plus ou moins totalement an fonction des grands progrès accomplis par l'hydraulique et la micro-informatique (qui donnent maintenant des solutions opérationnelles). La géométrie de la suspension n'est pas concernée par l'invention qui peut ainsi être adaptée à des véhicules existants, Les seules fonctions nées de l'invention sont les vérins hydrauliques aidant les ressorts ou les remplaçant et remplaçant toujours lesnamortisseurs hydrauliques"0 La réalisation de l'invention peut se faire selon trois schémas principaux: 1) - Pour la version la plus simple,des vérins hydrauliques remplaçant les amorti*~ seurs et se fixent par leurs articulations0 Ces vérins à double effet et double tige ont des intercommunications entre lascylin- dressfrsinant le débit d'huile dans les deux sens à 11 aide de régulateurs réglables. Ils exercent ainsi une poussée complémentaire à celle du ressort permettant l'allège ment de ce ressort0Dans le mouvement de retour,ils jouent un rôle d'amortisseur. Pour un mode de réalisation fig. I,un chassis suspendu I,chacune des quatre roues R avec leurs fusées 2,leurs ressorts 3;pour chaque roue,un vérin hydrailique dont le corps 4 est solidaire par une articulation de l'essieu ou fuséeOUn régulateur 6 avec sa manette 8 qui laminera plus ou moins l'huile (selon réglage par e) et assistera éventuellement le ressort allégé 3 chaque fois qutil y aura un mouvement ascendant de la roue.Un régulateur 7 avec sa commande 9 qui laminera plus ou moins l'huile selon le réglage 9 et s'opposera ainsi à une réaction brutale du ressort 3 libéré,ceci constituant l'amortissement en retour.Des tubulures 10 et 11 assurant la communication entre les cylindres.Distinctement pour la commodité des explications,elles peuvent titre confondues. -Pour un usage asservi moins sommairement,les commandes des régulateurs 6,6,7,7, sont centralisées et à portée de main pendant la conduite (les tubulures 10 et Il sont allongées ou,les régulateurs scnt commandés à distance.) Ces régulateurs peuvent être asservis de toute façon imaginable dont notamment et à titre non limitatif selon FIG. II; -Les quatre régulateurs 6 peuvent astre a commanue couples,les deux roues R de droite par exempte à droite 6D,6G et les deux roues R de gauche à gauche 6G,6G. Des tiges 12 réglablessdes régulateurs 6 et 7 sont sollicités par des poussoirs réglables 13 vissés dans un levier 14 porteur d'une poignée 15 solidaire diune flèche 16 indiquant la position par rapport à un secteur gradué 16 Bis solidaire d'un sup port Pour anticiper surun virage à droite,incliner le levier 15 à droite et les 2 régulateurs 6 de drpite sont "durcis",les deux régulateurs 6 de gauche sont laissés à leur réglage mini.La voiture ne penchera plus à droite pour un virage à gauche.En fin de virage,laisser revenir la poignée 15 dans sa position d'équilibre (verticale). Une sinusoité sn "S" pourra se négocier en inversant le levier 14 au moment du chan gement des courbes. Selon la difficulté du virage,le levier est plus ou moins déplacé du côté vouluOLa .courbe de la route avec le ravon le plus court correspondra au déplacement maximum du levier 14 (pour la performance maximale). Pour la FIG. IIIpun asservissement accru est obtenu à partir de la rotation du volant Une double came 19 calée sur la barre de direction ou d'accouplement 18.Deux blocs 21 ayant chacun un galet 20 sont alternativement sollicités et leur poussoir 13 pous- se la tige 12 de chaque régulateur 6 droit ou 6 gauche. Donc pour un virage à gauche,la barre 18 supposée allant vers la gauche,la came de droite sollicite les deux régulateurs 6 droits,amenant le durcissement de la suspen sion des deux roues R droites (extérieurement au virage) et plus ou moins selon 1' importance du déplacement de la direction (volant et barre par exemple:crémaillèrs) En fin de virage,retour automatique et progressif à la position neutre.En cas de "S" inversion progressive et instantanée des actions au profit des roues R de l'autre côte. 11) -Dans une autre version de l'inventionsle vérin a la double fonction d'amortise seur et de ressort;il est alimenté à partir d'un groupe générateur hydraulique(com- mun aux quatre vérins) au travers d'un système de distribution commandé par une ró- férence de position relative roue-carrosserieSréÇérence réglable à volonté.Le vérin est alors à simple effet,la pression dans le cylindre étant maintenue quasi-constante par un régulateur réglable, Lorsque la roue remonte brutalement,le régulateur laisse échapper l'huile en excédent,puis le régulateur de système de distribution réagit et réinjecte l'huile dens li le vérin dès que la sollicitation de la roue a pris finO Lorsque la sollicitation tend à faire descendre la roue (creux de la route),la pression baisse dans le vérin jusqu'au moment où un dispositif taré d'alimentation (réglé pour correspondre à une poussée du vérin à peine inférieure à la charge statique) nourrit le circuit jusqu'à la fin de la course de descente.La roue amorce alors sa remontée sous l'effet de la sollicitation qui s'inverss,l'huile schappe à nouveau au travers du régulateur et,si mécessaire,le distributeur est actionné à nouveau. Le dispositif se comporte ainsi avec une remarquable simplicité comme un "ressort" à poussée constante0 L'absence de poussée parasite sur la caisse évite les mouvements induits0L'énergie de rebond de la roue s'évacue par le laminage de l'huila et n'est plus stockée de façon réversible. Naturellement,comme dans la première version,la "dureté" ou raideur de la suspension est réglable par action sur le régulateur et le circuit de distribution.En particulier la pression dans les vérins extérieurs en virage paut-être accrue à l'aide d'un asservissement commandé par le volant, Dans une réalisation non limitative de l'invention selon la présente versionsle montage mécanique se fait comme dans la figure I.Le schéma de raccordement est donné dan la figure 4:: Une centrale hydrailique H alimente en huile à partir d'un réservoir R au travers d' un filtre F et à l'aide d'une pompe haute pression P un réservoir Rp à pression constante (grace à un trop-plein à clapet taré).Ce r@@@@@@@ réservoir alimente les quatre vérins V1,V2;V3,V4 du véhicule au travers des canalisations 1 à 4.Pour chaque vérin,l'huile traverse un distributeur D4/2,puis un étrangleur réglablewpuis alimente le cylindre du vérins La pression est maintenue constante par le régulateur réglable C1; l'alimentation du circuit en cas de baisse de pression est assurée par un clapet taré C2. L'invention salon cette version est susceptible d'un grand nombre de réalisations et de régulations.C'est ainsi que les régulateurs,clapets tarés et étrangleurs peuvent astre asservis aux débattements des roues,à ceux du volant,à la vitesse du véhicule. On peut ainsi les piloter à l'aide d'un tiroir commandé par des masselottes,billes et pendules à inertie ou un gyroscope.Il est ainsi possible de réaliser avec l'invention tout effet particulier qui peut titre désiré. - III ) - Dans une troisième version,plus élaborée,le vérin hydraulique faisant office de ressort,passant à double effet,est piloté intégralement de façon à faire effectuer à la roue un "copiage" du profil en long de la route.Les ordres de mouvement en fonction du relief rencontré étant anticipés selon les inerties et la vitesse les impulsions sur la caisse deviennen@@ pratiquement nulles. Dans une réalisation non limitative de l'invention le vérin à double effet est monté comme indiqué dans la figure I (première version).Pour chaque caté,un détecteur de prroximité Dp (FIGo3) "lit" la cote entre le bord antérieur de ce côté de la carrosserie et la chausséeOCe détecteur émet un signal qui est amplifié par un amplitica- teur A analogique ou autre qui commanda l'ouverture pendant un temps et dans le sens définis par le signal d'une électro-vanne d'alimentation du vérin.L'ordre d'ouverture est toutefois filtré par in temporisateur T retardant l'a@tion sur le vérin de roue avant concerné en tenant compte de la distance Il de la FIG. 5,de la vitesse du véhicule et de l'inertie de l'ensemble roua et éléments non suspendus correspondants avant,puis sur celui de roue arrière de mêle côtê du véhicule en fonction des longuaurs 1@,12 (FIG.3) et des autres mêmes éléments homologues. Dans une autre réalisationwégalement non limitativesde la présente version de 1' invention,un micro-processeur électronique intègre les informations provenant du relief capti par le détecteur Dp,du tracé à partir des mouvements du volant ou d' un accéléromètre transversal,de la vitesse à partir d'un compteur sur la sertie de la boite de vitesss,de l'accélération longitudinale à partir d'un accéléromètre longitudinal,de la volonté du pilote (désirant par exemple anticiper un virage par unecontre-inclinaison) à partir d'une pédale à pied ou de manette au volant,de la charge du véhicule à partir de la pression moyenne dans le circuit hydraulique sue- tentateur,et au besoin d'une correction secondaire des mouvements de la carrosserie (galop,roulis,lacet,poapage,vibrations) à partir d'un gyroscope. Il commande les électro vannes d'alimentation des vérins supports ou,pour les cas de besoin de grande précision de vérins correcteurs annexes (et de plus faible section) montés en tandem des vérins porteurs des solutions des versions précédentes. Les versions de la présente invention ne sont pas exclusives entre elles meis peuvent se combiner en tout ou partie. Pour cette version très élaborée,un message provenant de la chaussée par un émetteur incorporé (magnétique par exemple) peut être capté pour être transmis au système de distribution.Notamment un virage peut être annoncé et déterminer automatiquement le raidissement de la suspension du bon côté. - REVENDICATIONS 1)- Suspension pour véhicules caractérisée par le fait que les amortisseurs sont réalisés par des vérins hydrauliques et les ressorts assistés ou remplacés par les mêmes vérins hydrauliques. 2)- Suspension selon la revendication 1 caractérisée par le fait que les ressorts habituels (éventuellement diminués) étant conservéssun vérin hydraulique par roue fait office d'amortisseur et le circuit d'huile ds communication entre les chambres est ajustable dans les deux sens à l'aide de régulateurs réglables. 3) Suspension selon la revendication 2 Caractérisée par le fait que le réglage des régulateurs peut être asservi à la volonté du pilote et notaient aux rotations du volant,et à la charge du véhicule0 4)- Suspension selon la revendication I caractérisée par le fait qu'un vérin hydrau- lique remplace à la fois le ressort et l'amortisseur 5)- Suspension selon la revendication 4 caractérisée par le fait que le vérin est alimenté par un générateur hydraulique au travers d'un circuit à pression régu- lés éventuellement asservie en fonction notamment de la vitesse ou du tracé de la route et des effets recherchés sur le véhicule. 6)- Suspension selon la revendication 4 caractérisée par le fait que le vérin à double effets (ou que deux vérins antagonistes) est elimenté à partir d'un 9*- nérateur hydraulique au travers d'un système de régulation qui lui permet de co pier le relief de la chaussée. 7)- Suspension selon la revendication 6 caractérisée par le fait qu'un détecteur de proximité lit la cote séparant la carrosserie de la chaussée et intervient pour la commande des vérins de suspension0 8)1 Suspension selon la revendication 7 caractérisée par le fait qu'un calculateur électronique intègre les divers paramètres de l'équilibre du véhioule et com mande le système de régulation,avec ou sans instructions du pilote. 9)- Suspension selon la revendication 6 caractérisé. par le fait que,même en l'ab- sence de calculateur électronique,un détscteur d'inertie mesurs les élongations ou vibrations ou accélérations parasites du véhicule et intervient en correc tion pour la commande des vérins de suspension. 10)-Suspension selon la revendication 8 caractérisée par le fait qu'elle serait éventuellement asservie par captage d'un message venant de la chaussée pour "raidir" par exemple,automatiquement,le côté extérieur du virage signalé.