Brevet FR2526723A1 — publié le 19831118

DISPOSITIF DE SUSPENSION OLEOPNEUMATIQUE La présente invention a pour objet des perfectionnements aux dispositifs de suspension oléopneumatique de véhicules permettant notamment d'améliorer le confort, de modifier les fréquences propres d'oscillation a vide et en charge, d'isoler le circuit de gaz de suspension pour le protéger des souillures extérieures. On connaît de très nombreux dispositifs de suspension oléopneumatiques dans lesquels sont intercalés entre les essieux et le châssis ou la caisse du véhicule, des coussins ou ressorts pneumatiques dont la pression est contrôlée par une ou plusieurs valves de nivellement et où le circuit gazeux est en contact direct, éventuellement par l'intermédiaire d'une membrane,avec un ou plusieurs circuits liquides généralement a huile assurant la commande de niveau et la régulation du volume et par conséquent de la pression du circuit gazeux. On distingue plusieurs variantes des circuits de suspension oléopneumatique à contrôle de pression par un liquide. Certains circuits sont a masse de gaz constante et bien isolée, ce qui évite toute introduction d'humidité et de poussière, mais nécessite des organes d'étanchéité conservant celle-ci de façon absolue et durable y compris au niveau des organes de transmission de pression entre le circuit liquide (généralement à huile) et le circuit gazeux. Dans la plupart des systèmes de l'art antérieur de ce type, le volume total de gaz actif est réduit, ce qui limite le rôle de l'élasticité du gaz dans la suspension. D'autres circuits sont à masse de gaz variable par admission d'air atmosphérique, ce qui garantit contre les fuites mais autorise l'entrée d'humidité et de poussière qui avec l'oxygène de l'air constituent des sources de dégradations non négligeables. Mais dans ces circuits, la masse de gaz peut être plus importante et peut faire jouer, plus largement qu'avec une masse fixe, l'élasticité du gaz dans la suspension. Ces systemes à masse de gaz variable fonctionnent à des pressions de gaz limitées et ne conviennent pas pour le couplage avec un circuit de liquide car l'on est alors contraint de recourir à deux pompes de fluide alors que dans la pratique le compresseur unique du circuit de freinage du véhicule suffit pour alimenter le circuit de suspension. Selon la présenteinvention, on elimine ces divers inconvénients en recourant à une masse de gaz constante constituée d'un gaz inerte et pur, par exemple de l'azote, fonctionnant en circuit fermé, mais constituant une nasse importante de gaz se répartissant entre les organes de suspension et au moins une chambre centrale à volume réglable de sorte que, du fait de la circulation dans les conduites de liaison des coussins de suspension, le gaz sert à la fois pour l'amortissement, obtenu par les pertes de charge dans ces conduites et pour assurer l'élasticité par compression d'une masse importante de gaz. La chambre centrale constitue un volume variable délimité par une paroi mobile telle qu'un cylindre fermé par un piston et/ou une membrane ou un diaphragme.Le volume de la chambre est contrôlé par le déplacement de la paroi sous l'action du liquide sous pression du circuit de réglage. Une petite quantite de liquide sous pression permet par le système conforme a l'invention d'obtenir une variation importante du volume gazeux entraînant une variation amortie de la pression pneumatique dans les coussins de suspension. La pression de travail du gaz est constamment inférieure à celle du liquide. En ce qui concerneles coussins de suspension pneumatiques eux-mêmes selon des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut utiliser diverses solutions à piston rigide et membrane élastique dont le rôle est déterminant sur le confort notamment du fait de son influence sur les fréquences propres d'oscillation du véhicule. La présente invention a pour objet un dispositif de suspension oléopneumatique pour véhicule comprenant un circuit de commande et de re- gulation apte à introduire ou enlever un volume de liquide sous pression pour faire varier de façon correspondante le volume et la pression d'un circuit fermé de suspension à gaz, caractérise par le fait qu'au moins un organe transformateur de pression qui comprend dans un corps un organe mobile séparant de façon étanche une chambre à liquide reliée au circuit dé liquide sous pression et une chambre à gaz reliée au circuit fermé de suspension à gaz est interposé entre le circuit de liquide et le circuit de gaz de sus pension, de façon que le déplacement de l'organe mobile sous l'effet des variations de pression dans la chambre à liquide par suite de l'introduction ou de l'enlèvement de liquide dans cette chambre à li quide provoque des variations de pression proportionnelles mais diffe rentes dans la chambre à gaz. De préférence l'organe mobile dans le trans formateur de pression est un double piston dont la section soumise à la pression de liquide est plus réduite que la section soumise à la pression de gaz. L'etancheite du piston du côté du gaz est, de préférence, assurée par une membrane élastique parfaitement étanche au gaz. La chambre à gaz est reliée à des coussins de suspension à travers des organes de perte de charge tels qu'un étranglement. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, un distributeur de liquide sous pression apte à relier la chambre à liquide soit à une source de liquide sous pression, soit à la décharge, est susceptible d'être actionné soit par l'intermédiaire de détecteurs du niveau de la caisse ou du châssis du véhicule par rapport à ses organes de roulement, soit par l'intermédiaire d'une commande manuelle de correction de l'assiette du véhicule. Le volume de gaz du circuit de gaz est régle à partir d'un robinet de remplissage en gaz pour disposer le piston à gaz soumis à la pression de gaz sensiblement au centre de la chambre à gaz pour la charge moyenne du véhicule et de petits volumes complémentaires sont prévus dans la chambre à gaz de part et d'autre des positions limites du piston à gaz pour les charges maximale et minimale du véhicule afin de ménager des espaces' pour des positions "haute" et "basse" du véhicule. Selon l-e mode de réalisation le plus courant de l'invention, le gaz est de l'azote sous une pression relativement basse par exemple infe rieure à 20 bars. Pour mieux faire comprendre les caractéristiques techniques et les avantages de la présenteinvention, on va en décrire un mode de réalisa tion et des variantes, étant bien entendu que ceux-ci ne sont pas limita tifs quant à leur mode de mise en oeuvre et aux applications'qu'on peut en faire. On se refèrera aux figures suivantes qui représentent: - la figure 1, un schéma du circuit de suspensions oléopneumatique, - les figures 2 et 3, des variantes de l'organe transformateur de pression. A la figure 1, le réservoir d'huile 1 alimente la pompe 2 qui est suivie du filtre 3 et de la valve anti-retour 4. La conduite 14 issue de cette valve est en communication avec l'accumulateur 5 lequel est en relation avec le dispositif 10 de recharge d'azote et de contrôle de pression. L'huile est amenée par la conduite 14 au distributeur 6 à trois positions qui sera décrit ci-après. Le distributeur est en communication via la canalisation de retour 15 avec le réservoir 1, et via une conduite 16 avec un cylindre transformateur de pression 8 essentiel à l'invention. Ce cylindre 8 est relié du côté basse pression à une canalisation 17 de liaison avec les coussins de suspension par l'intermédiaire d'ajutages j éventuellement réglables en fonction de la charge et du type de véhicule et de suspension. Lorsque le distributeur 6 est au repos (O),les communications entre 14, 15 et 16 sont coupées. Lorsqu'il est en position d'admission (A), l'huile passe de 14 en 16 selon la flèche du carré A. Dans la position d'échappement (E) l'huile retourne de 16 vers 15 et le réservoir 1 selon la flèche du carré E. La position du distributeur est commandée par l'ensemble 11 (commande d'abaissement et de rehaussement) et 12 (dispositif de nivellement à trois positions - repos 0, admission A, échappement E), qui sera décrit ci-dessous. Chaque coussin 9 comporte une butée interne 13 dont la rôle est de limiter l'abaissement du véhicule. Le gaz du circuit pneumatique est un gaz inerte, tel que de l'azote qui est admis dans la chambre basse pression du circuit lors du remplissage par une vanne 20 qui,en principe, reste ensuite fermée sauf en cas de réparation ou de regonflage du circuit pneumatique. Pour mettre en pression les circuits, la pompe 2 débite de l'huile via le filtre 3, la valve anti-retour 4 et la canalisation 14, vers l'accumulateur 5 jusqu'à la pression de régulation imposée. Lorsque le distributeur est en position A, les circuits en aval du distributeur 6 sont pressurises par la pression pneumatique. Lorsque le véhicule est chargé, la pression de gaz devient insuffisante pour équilibrer la charge et le véhicule tend à s'abaisser. Le dispositif conforme à l'invention va corriger l'assiette. Pour ce faire, le dispositif de nivellement 12 vient en position A. La commande du dispositif de nivellement 12 est réalisée par une timonerie de nivellement 18 de type connu. La pompe 2 et l'accumulateur 5 débitent de l'huile qui repousse le double niston 19 du cylindre 3 pour repousser le gaz dans la canalisation 17 et ramener la hauteur du coussin 9 à la hauteur choisie (différence H H' sur la figure 1). Le dispositif de nivellement revient alors à O et le distributeur 6 également. Lorsque le véhicule est déchargé, le dispositif de nivellement 12 détecte le soulèvement du vehicule et passe à la position E entraînant le distributeur 6 egalement en position E. Le gaz pousse l'huile dans le cylindre transformateur 8 par l'intermédiaire du piston 19, l'huile est refoulée via 16 et 15 vers le réservoir 1 jusqu'au rétablissement de la hauteur de suspension normale dans les coussins 9. A l'arrêt, par exemples l'on veut faciliter l'accès du véhicule en diminuant la hauteur de la première marche par rapport au sol s on actionne la commande 11. Le distributeur se met en position E et l'huile se décharge a partir du cylindre 8 via 16 et 15 dans le réservoir 1, l'huile etant repoussée par le gaz agissant sur le piston 19. Le véhicule descend alors jusqu'aux butées 13. Si le machiniste désire ramener le véhicule a l'assiette initiale, quel que soit l'état de charge, il neutralise la commande d'abaissement 11. Le dispositif de nivellement détectant l'abaissement est en position A ainsi que le distributeur, le circuit est alimenté par la pompe et l'ensemble agit comme il a éte dit ci-dessus jusqu'a la hauteur voulue. Suivant l'état de la route, le machiniste a la possibilité, quel que soit l'état de charge du véhicule, de le réhausser lors du passage d'un obstacle. Le dispositif 12 étant neutralisé, il actionne la commande 11, ce qui met le distributeur en position A. Le cylindre 8 admet de l'hui-- le, le double piston 19 refoule le gaz dans la canalisation jusqu'à ce que les coussins 9 arrivent a la hauteur prédéfinie. Après passage de l'obstacle, le machiniste neutralise la commande 11 et le véhicule revient à son assiette initiale, par retour au réservoir 1 du volume d'huile supplémentaire qui avait été admis dans la capacité avant du cylindre 8, lorsque lue véhicule, quelle que soit sa charge est sollicite par les déflexions provoquées par l'état de la route. La commande manuelle 11 permet ainsi de contrôler l'assiette du véhicule. Le dispositif de nivellement 12 comprend un organe d'amortissement classique ou non, non représenté sur la figure, qui evite les coups de bélier au distributeur 6 et au cylindre transformateur de pression 8. Les ajutages réglables 7 constituent un organe d'amortissement utilisant le volume de gaz du cylindre 8 agissant en réservoir additionnel pour les coussins 9. Ils permettent ainsi d'obtenir diverses qualités d'amortissement et de confort pour la suspension. Dans les devers du véhicule, ces ajutages 7 limitent ou interdisent (cas des ajutages pilotes) le transfert du gaz entre les coussins 9 d'un côté et de l'autre du véhicule assurant ainsi le couple de rappel de la suspension. On remarquera que dans tous les cas, c'est le liquide sous pression qui commande le déplacement du piston et donc la variation du volume de gaz dans le verin transformateur de pression. Une petite quantité d'huile sous pression relativement élevee peut modifier un grand volume de gaz dans le rapport des sections des alésages du double piston 19 du cylindre transformateur de pression 8. La pression de gaz s'équilibre continuelle ment avec celle du liquide dans des proportions inverses desdites sections. Les pertes de charge des conduites du circuit gazeux et des ajutages 7 freinent la circulation du gaz et jouent donc un rôle d'amortissement. Le grand volume de gaz mis en jeu, y compris celui de la chambre du cylin dre 8, apporte de l'élasticité à la suspension. Aux figures 2 et 3 sont représentées plusieurs variantes du cylin dre transformateur de pression 8 entre le circuit du liquide sous pression et le circuit de gaz. A la figure 2 est représenté schématiquement un transformateur de pression à double corps cylindrique dont le diamètre est plus grand du côte gaz que du côté liquide avec un double piston 19 mobile à l'intérieur de ce corps. Dans ce transformateur de pression qui correspond au circuit représenté à la figure 1, le double piston 19, en se référant à la description précédente, se déplace essentiellement autour de quatre positions: H position haute, C pleine charge, V vide, A position basse. A la figure 3 est représente un transformateur de pression garan tissant l'étanchéité du circuit de gaz et la récupération des fuites du piston hydraulique.L'étanchéité du piston à gaz est assurée par une mem brane élastique 21 et l'espace compris entre les deux pistons est relié par un raccord 22 à la conduite de retour 15. Le piston hydraulique 23 du double piston 19 peut ainsi être réali sé de façon relativement simple en admettant des fuites limitées car ces fuites retournent au réservoir 1. Par contre, le circuit de gaz reste ab solument étanche et protégé de tout contact avec l'air exterieur tout en assurant les fonctions d'une suspension pneumatique à amortissement par laminage de gaz. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisa tion décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses varian tes accessibles a l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. Ainsi on peut aisément imaginer qu'au lieu d'utiliser un double piston 19 de grand diamètre du côte du gaz et de plus petit diamètre du côté du liquide sous pression, on inverse les positions des raccords 16 et 17 pour utiliser un gaz de suspension neutre, tel que de l'azote ou de de I'hélium, sous une haute pression (par exemple de l'ordre de 100 à 200 bars agissant dans des sphères de suspension alors que le liquide de nivellement de la suspension et de correction d'assiette est de l'huile sous faible pression (2 à 6 bars, par exemple) telle que celle délivrée par la pompe de graissage du véhicule ou par la pompe d'assistance de direction. Le système de suspension selon l'invention peut s'appliquer à une suspension pneumatique contrôlant simultanément tous les essieux du vehicule ou bien un essieu ou un groupe d'essieux du véhicule pour limiter la longueur des conduites de liaison et le volume de la chambre a gaz du transformateur de pression. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de suspension oléopneumatique pour véhicule, du type comprenant un circuit de commande et de regulation apte à introduire ou enlever un volume de liquide sous pression pour faire varier de façon correspondante le volume et la pression d'un circuit ferme de suspension à gaz, caractérisé par le fait qu'au moins un organe transformateur de pression (8) qui comprend dans un corps un organe mobile (19) séparant de façon étanche une chambre à liquide reliée au circuit de liquide sous pression et une chambre à gaz reliée au circuit fermé de suspension à gaz, est interposé entre le circuit de liquide et le circuit de gaz de suspension, de façon que le déplacement de l'organe mobile (19) sous l'effet des variations de pression dans la chambre à liquide par suite de l'introduction ou de 1 'enlèvement de liquide dans cette chambre à liquide,provoque des variations de pression proportionnelles mais differentes dans la chambre a gaz. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe mobile dans le transformateur de pression (19) est un double piston (19) dont la section soumise à la pression de liquide est plus réduite que la section soumise à la pression de gaz. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'étanchéité du piston du côté du gaz est assuree par une membrane elas- tique (21) parfaitement étanche au gaz. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérise par le fait que la chambre à gaz est reliée à des coussins de suspension (9) à travers des organes de perte de charge tels qu'un étranglement (7). 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'un distributeur de liquide de suspension (6) apte à relier la chambre à liquide soit à une source de liquide sous pression, soit à la décharge est susceptible d'être actionné soit par l'intermédiaire de détecteur du niveau (18) de la caisse ou de châssis du véhicule par rapport àses organes de roulement, soit par l'intermédiaire d'une commande manuelle (11) de correction de l'assiette du véhicule. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le volume de gaz du circuit de gaz est réglé à partir d'une vanne (20) de remplissage en gaz pour disposer le piston à gaz soumis à la pression de gaz sensiblement au centre de la chambre à gaz pour la charge moyenne du véhicule et en ce que des volumes complémentaires sont prévus dans la chambre à gaz de part et d'autre des positions limites du piston à gaz pour les charges maximale et minimale du véhicule afin de ménager des espaces pour des positions "haute" et "basse" du véhicule.