Brevet FR2436030A1 — publié le 19800411

I1 est connu de réaliser la suspension d'un véhicule au moyen de ce que l'on appelle un dispositif hydro-pneumatique comportant l'association dtun piston hydraulique, attelé entre la caisse du véhicule et la roue (ou un essieu), et dtun accumulateur hydro-pneumatique. L'accumulateur hydro-pneumatique remplit alors la fonction de ressort élastique, tandis que le piston fonctionne en tant que correcteur dtassiette, afin de ramener à une valeur constante la garde du sol du véhicule. Il est bien évident que dans ce genre de dispositif, lorsque la charge augmente, la pression dans le piston augmente, le ressort pneumatique se comprime et pour ramener la garde au sol, il faut encore augmenter la pression, ce qui augmente encore l'effort sur le dispositif élastique. Ceci a pour effet de limiter considérablement l'emploi des suspensions hydro-pneumatiques et en particulier à rendre ce genre de suspens ions inutilisables pour les véhicules dont le poids peut varier de façon importante. En effet, sur un véhicule du type "poids lourd" ou sur un véhicule de chantier ou sur un véhicule à charges spéciales, le rapport en, le poids total en charge et le poids à vide est très grand et de plus la charge peut s'exercer de façon très inégale sur les essieux. Il en résulte que l'effort qui s'exerce sur un essieu (ou sur une roue) peut être 3, 4 ou même 5 fois plus grand lorsque le véhicule est en charge que lorsqu'vil est vide. Or dans un véhicule suspendu hydro-pneumatiquement, l'effort est supporté par la pression statique dans l'accumulateur, pression qui est inversement proportionnelle au volume de gaz enfermé. Comme il faut prévoir, en outre, un débattement suffisant pour la suspension, on arrive à des variations du volume de gaz de 1 à 1/6 ou 1 à 1/7. Les accumulateurs à piston sont ceux qui permettent les plus grandes variations de volume, mais ils ne sont pas suffisamment fiables au point de vue étanchéité. En particulier, dans le cas où les vitesses de débattement sont grandes, le joint du piston s'échauffe et est rapidement détruit. Les accumulateurs à vessie permettent également des variations de volume importantes ; mais l'imperméabilité de la vessie laisse en général à désirer et surtout il arrive fréquemment que la vessie, qui est très souple, vienne se pincer dans le clapet de fermeture et soit détruite. C'est la raison pour laquelle, jusqu'à présent, les seuls accumulateurs qui aient été utilisés pour les suspensions hydropneumatiques sont les accumulateurs à membrane, mais ces accumulateurs ne permettent pas de façon fiable des variations de volume aussi importantes que celles qui ont été mentionnées plus haut. En effet, des variations de volume aussi importantes dans un accumulateur à membrane signifient que, à pleine charge, la membrane va être complètement retournée et qu'elle va se débattre dans cette position, ce qui va diminuer considérablement sa durée de vie. Toutes ces raisons ont pour effet que la suspension hydro-pneumatique, théoriquement applicable aux véhicules à grandes variations de charge, ne l'est pas dans la pratique. La présente invention a pour but de remédier à cet état de choses en associant à un piston hydraulique de correction dtassiette, au moins deux accumulateurs à membranes, tarés à des pressions différentes, et munis chacun d'un limiteur de pression de façon que chacun deux ne fonctionne que dans une plage de pression limitée. AtLtre d'exemples non limitatifs et pour faciliter la compréhension de l'invention, on a représenté aux dessins annexés Figure 1, une vue schématique d'un premier exemple de réalisation de suspension hydro-pneumatique à deux accumulateurs étagés Figure 2, une vue schématique d'un deuxième exemple de réalisation de suspension hydro-pneumatique à trois accumulateurs étagés Figure 3, une vue de détail à grande échelle illustrant la constitution d'un accumulateur. En se reportant aux figures 1 et 3, on voit que la caisse d'un véhicule à grandes variations de charge, représentée schématiquement en 1, est supportée par une ou plusieurs roues 2, articulées à la caisse 1 par un bras oscillant 3. Un vérin hydraulique 4 est interposé entre la caisse 1 et le bras 3. Une biellette de commande 5 agit, lorsqu'il y a variation de la position du bras 3 par rapport à la caisse 1, sur le tiroir 6 d'un distributeur 7 qui reçoit, par la canalisation 8, du liquide hydraulique sous pression, fourni par une pompe 9, qui le puise dans un réservoir 10. Cette disposition est connue, de même quril est connu d'associer le vérin 4 à un accumulateur hydraulique. Selon la présente invention, le piston 4 est associé à "n" accumulateurs, montés en parallèle,"n-1" accumulateurs étant munis, chacun, d1un dispositif de fermeture provoquant l'isolement de l'accumulateur pour une pression prédéterminée, la pression de pré-gonflage de Chacun des "n" accumulateurs et la pression de tarage desdits dispositifs de fermeture des '2n-1 n régulateurs étant étagées de façon progressive ; de telle sorte que les dispositifs de fermeture des "n-ln régulateurs les isolent les uns après les autres du circuit général lorsque la pression sXaccroSt. A cette fin, la canalisation 11, sortant du distributeur 7, comprend une branche 12 aboutissant au vérin 4 et une branche dtalimentation générale 13, allant vers les accumulateurs. Dans l'exemple représenté à la figure 1, il y a deux accumulateurs A et B, dans l'exemple représenté à la-figure 2, il y en a trois A, B et C. Le nombre d'accumulateurs peut être quelconque, mais il doit être au moins égal à 2. Le premier accumulateur A est relié à la canalisation 13 par une canalisation 13a, qui comporte un circuit 14 comportant éventuellement un clapet de sécurité de surpression 15. Le deuxième accumulateur B est relié à la canalisation 13 par une canalisation 13b.Ce deuxième accumulateur comporte un dispositif de régulation et de surpression qui est représenté dune façon plus détaillée à la figure 3. Cet accumulateur comporte comme tout accumulateur à membrane, une chambre séparée en deux parties 16 et 17 par une membrane 18 ; la chambre 16 est remplie d'un gaz sous pression et la chambre 17 est remplie de liquide hydraulique et communique librement avec un alésage 19 ménagé dans un corps 20. De préférence une chemise 21 est fixée, à chaud, dans ltalésage 19. A l'intérieur de la chemise 21 coulisse un tiroir 22, constitué par une douille creuse. Cette douille-tiroir 22 comporte une série d'orifices 23, disposés en couronne, reliés les uns aux autres par une gorge 23a, qui défile devant des orifices 24, ména gés dans la chemise, ces orifices 24 communiquant entre eux par une gorge 25, qui elle-meme débouche dans un orifice 26 ménagé à travers le corps 20 et relié à une canalisation 27, reliée à la canalisation 13b. A sa base la douille-tiroir 22 repose contre une bille 28 contretenue par un ressort 29. La -partie de l'alésage 19, dans laquelle se trouvent la bille et le ressort, communique avec un orifice 30, ménagé à travers le corps 20, et relié à une canalisation 31 qui retourne au réservoir 10. A sa partie haute, la chemise 21 comporte une bague arrêt 32 limitant les mouvements vers le haut de la douilletiroir 22. Au-dessus de la chemise 21, l'alésage 19 communique librement avec un orifice 33, ménagé dans le corps 20, cet orifice étant relié par une canalisation 34 à la canalisation 13b. Sur la canalisation 34 est placé un clapet anti-retour 35. La pression arrivant par la canalisation 13b pénètre dans l'orifice 26 et, lorsque les orifices 23 et 24 correspondent, elle pénètre à l'intérieur de la douille 22 et de là, par l'alésage 19 dans la chambre 17 où elle comprime le gaz contenu dans la chambre 16. L'augmentation de la pression dans la chambre 17 agit sur la douille-tiroir 22 pour la repousser à l'encontre du ressort 29 et ce mouvement se poursuit jusqu'à ce que les orifices 23 ne soient plus en correspondance avec les orifices 24, l'ail- mentation de la chambre 17 étant alors interrompue. La pression qui arrive par la canalisation 13b est également arrêtée par le clapet anti-retour 35 ; ainsi l'accumulateur B se trouve complètement isolé du circuit 13. La pression pour laquelle la fermeture intervient est déterminée par la surface de la section de la douille-tiroir 22 et le tarage du ressort antagoniste 29. La bille 28 constitue un clapet de sécurité. De préférence ce clapet de sécurité est calculé de façon à stouvrir pour une pression un peu supérieuro à celle de la pression de fermeture : le rapport géométrique entre la surface de la section de la douille-tiroir 22 et la surface du cercle de contact de ce tiroir avec la bille 28, détermine le rapport entre la pression de fermeture du système et la pression d'ouverture du clapet de sécurité. Le fonctionnement du dispositif ainsi décrit sera expliqué ci-après en supposant, à titre d'exemple, que le fonctionnement exige une variation des pressions isothermes de 40 à 240 bar (ce qui équivaudrait avec un seul accumulateur à une variation de volume du gaz de 1 à 1/6). Avec un seul accumulateur, un tel fonctionnement provoquerait un retournement exagéré de la membrane, qui de surcrolt, se débattrait dans cette position de retournement exagéré. Dans le cas pris pour exemple, la chambre 16 de 1taccumu- lateur B sera pré-gonflée à 40 bar et le réglage du dispositif de fermeture sera déterminé pour provoquer la fermeture à environ 100/105 bar ; l'accumulateur A aura sa chambre à gaz pré-gonflée à 90/95 bar. En fait si l'on désigne par "r" le rapport entre la pression minima et la pression maxima, le dispositif de fermeture de l'accumulateur B sera avantageusement réglé à 40 x fi en prenant une valeur par excès, tandis que l'accumulateur A sera pré- gonflé à 240 bar (en prenant une valeur par défaut ; de telle Fr manière qu'il existe une zone de pression où les fonctionnements des deux accumulateurs se recouvrent. Dans la zone de pression de 40 à 90/95 bar, l'accumula- teur B fonctionne seul : l'accumulateur A étant pré-gonflé à une valeur très supérieure n'intervient pas dans le fonctionnement la suspension fonctionne de façon classique. Dans la zone de pression de 90 à 105 bar les deux accumulateurs agissent simultanément, en parallèle ; mais le tiroir 22 de l'accumulateur B est en train de se fermer. Au-dessus de 100/105 bar l'accumulateur B se trouve complètement isolé et seul l'accumulateur A, que l'on pourrait appeler l'accumulateur normal, fonctionne ; et cela jusqu'à 240 bar. Du fait du jeu mécanique qu'il est indispensable de ménager entre la douille-tiroir 22 et la chemise 21, il risque de se produire de légères fuites lorsque l'accumulateur B sera fermé, légères fuites provoquant une lente augmentation de la pression dans les chambres 16 et 17 de l'accumulateur, au-delà de la pression de fermeture. Cette augmentation de pression provoque ltou- verture du clapet de sécurité 28-29, et l'huile part vers le réservoir 10 par la canalisation 31. En outre, cette augmentation de pression ne peut pas détériorer la membrane car celle-ci n'est cille plus ; il en résulte que la surpression peut ne s'ouvrir qu'avec une marge assez importante par rapport à la pression de fermeture. Dans le cas de fonctionnement autour de la pression de fermeture, c'est-à-dire à 130 bar dans l'exemple décrit, il peut arriver que le véhicule passant sur un trou, le vérin 4 ait brutalement besoin dune quantité d'huile importante, plus importante que celle que peut fournir l'accumulateur A ; il en résulte une brusque baisse de pression dans les canalisations 13 et 13b. Cette baisse de pression permet au clapet anti-retour 35 de s'ouvrir et l'huile se trouvant dans la chambre 17 passe directement dans la canalisation 13b en court-circuitant le dispositif de fermeture. Il est bien évident que l'on peut disposer 2, 3 ou plus d'accumulateurs, tels que l'accumulateur B, en plus de laccumu- lateur A. La figure 2 représente un même circuit comportant laccu- mulateur A, l'accumulateur B et un accumulateur B' identique à l'accumulateur B. En conservant le même cas de fonctionnement que celui envisagé plus haut à titre d'exemple, on aura les réglages suivants - l'accumulateur B' est pré-gonflé à 40 bar avec dispositif de fermeture réglé à 75 bar environ - l'accumulateur B est pré-gonflé à 65/70 bar avec dispositif de fermeture réglé à 130 bar environ - l'accumulateur A est pré-gonflé à 120/125 bar. Dans ce cas l'accumulateur Bt fonctionne seul de 40 à 65bar, ensuite les deux accumulateurs B et B' fonctionnent simultanément entre 65 et 75 bar ; puis l'accumulateur B' est isolé et cest l'accumulateur B qui fonctionne seul jusqu'à 120 bar ; ensuite les accumulateurs B et A fonctionnent ensemble jusqu'à 130 bar et au-delà l'accumulateur A fonctionne seul. Dans tous les exemples décrits ci-dessus, les accumulateurs hydro-pneumatiques sont des accumulateurs à membrane, mais il est bien évident que si l'invention est plus particulièrement adaptée à ce type d'accumulateurs, elle peut également être mise en oeuvre avec tout autre type d'accumulateur hydro-pneumatique. REVENI > lCATl0NS 1.- Suspension hydro-pneumatique pour véhicule du type comportant un vérin hydraulique associé à un accumulateur hydropneumatique, caractérisée par le fait qu'elle comporte un vérin hydraulique associé à "n" accumulateurs montés en parallèle, "n-1" accumulateurs étant munis, chacun, d'un dispositif de fermeture, provoquant l'isolement de l'accumulateur pour une pression prédéterminée, la pression de gonflage des "n" accumulateurs et la pression de tarage des dispositifs de fermeture des "n-i" régulateurs étant étagées de façon progressive : de telle sorte que -lesdits dispositifs de fermeture des "n-i" régulateurs les isolent les uns après les autres du circuit général au fur et à mesure que la pression s'accroit, le dernier accumulateur demeurant en fonctionnement étant celui qui ne comporte pas de dispositif de fermeture. 2.- Suspension selon la revendication 1, dans laquelle les tarages de pré-gonflage des accumulateurs et celle des dispositifs de fermeture sont étagées de façon que les zones de pression de fonctionnement des accumulateurs se recouvrent deux à deux. 3.- Suspension selon la revendication 2, dans laquelle chacun des "n-i" accumulateur communique avec le circuit général par une sortie munie d'un clapet anti-retour lui permettant d'alimenter ledit circuit général en court-circuitant le dispositif de fermeture en cas de baisse brutale de pression. 4.- Suspension selon la revendication 3, dans laquelle le dispositif de fermeture disposé sur les "ne1" accumulateurs est constitué par un tiroir, soumis à la pression régnant dans l'accumulateur, qui se déplace, sous l'effet de l'augmentation de cette pression pour obturer le ou les orifices d'amenée de pression. 5.- Suspension selon la revendication 4, dans laquelle le dispositif de fermeture associé à chacun des "ne1" distributeurs est constitué par un alésage borgne, communiquant par une extrémité avec la chambre à huile de l'accumulateur, à l'intérieur duquel coulisse un tiroir constitué par une douille cylindrique creuse, comportant une pluralité orifices communiquant entre eux par une gorge externe qui défile devant & s orifices ménagés dans le corps de ltalésage recevant la pression d'alimentation. 6.- Suspension selon la revendication 5, dans laquelle la douille creuse repose à son autre extrémité sur une bille faisant clapet anti-retour.