Brevet FR2559716A1 — publié le 19850823

L'invention se rapporte à une suspension hydropneumatique avec réglage du niveau pour véhicules, en particulier pour véhicules automobiles, qui comprend au moins deux cylindres de suspension télescopiques installés dans la région des roues du véhicule entre la carrosserie et un essieu, chaque cylindre étant éventuellement équipé d'un dispositif d'amortissement, suspension dans laquelle, pour le réglage d'un niveau de consigne, les cylindres de suspension télescopiques sont reliés, d'une part, à une pompe à fluide de pres- sion et à un- organe de réglage et, d'autre part, à un accumulateur de pression, et dans laquelle chaque cylindre de suspension coopère avec un organe d'étranglement qui règle la section d'un étranglement pour le fluide de pression en fonction de la charge du véhicule. On connalt des dispositifs destines à modifier la force d'amortissement (par exemple, demande de brevet.de la RFA publiée sous le n 31 11 410), dans lesquels la pompe à fluide de pression introduit un liquide d'amortissement à travers des conduites dans les cylindres de suspension, de manière que Ta tige de piston de l'amortisseur soit étendue par la pression qui s'établit et que, de cette façon, l'arrière du véhicule soit soulevé. Ce dispositif procure la possibilité d'atteindre le niveau de consigne en dépit d'une modification de l'état de charge. Un inconvénient de ces dispositifs est que le tiroir de distribution est relativement long et que ce tiroir est intercalé en amont de l'accumulateur selon une disposition telle qu'il n'est pas possible d'obtenir une sortie angulaire directe comme cela est fréquemment nécessaire pour des raisons de place. D'un autre côt4, il y a lieu de craindre avec cette construction que la membrane qui détermine également la course dans ce cas ne prenne des formes instables qui sont très judiciables à la précision nécessaire de la course de commande. En outre, la section de l'étranglement est commandée exclusivement par la pression du système, de sorte que les amortissements en phase de compression et en phase d'extension ne peuvent pas être réglés indépendamment. A cela s'ajoute le fait que, lors de la production de la force d'amor- tissement, le poussoir de commande exerce des forces de réaction indésirables sur la membrane séparatrice. 2559716' On connaUt également des cylindres de suspension équipés d'une soupape d'amortissement intégrée,asservie à la charge (par exemple, brevet de la RFA n 16 55 094) et qui peuvent être utilisés dans un système fermé. Ce dernier agit sur la suspension du véhicule par l'intermédiaire d'un distributeur à tiroir chargé par ressort. L'amortissement du véhicule n'est pas influencé dans ce cas. Une suspension hydropneumatique de ce genre commande en cascade, l'un à la suite de l'autre, en fonction de la charge, deux ou davantage d'accumulateurs de pression pneumatique qui développent des pressions différentes, pour obtenir de cette façon des caractéristiques élastiques plus favorables. Partant de cet état de la technique, le but de l'inven- tion est de donner à une suspension hydropneumatique une constitu- tion qui permette d'obtenir un réglage de niveau à la fois simple et sûr et capable d'assurer automatiquement, pour l'amélioration du confort de roulement, le renfoncement de l'amortissement du véhicule en réponse à l'accroissement de la charge et la diminution de cet amortissement en réponse à une réduction de la charge du véhicule. Pour résoudre ce problème, l'invention prévoit que l'organe d'étranglement présente des passages garnis de clapets pour l'amortissement de l'extension ou de la détente et pour l'amortissement de la compression> qu'un premier ressort est appuyé directement ou indirectement sur le piston du cylindre de suspension et un deuxième ressort charge l'un des clapets, les deux ressorts s'appuient conjointement sur un tiroir par l'intermédiaire d'un élément d'appui, et que ce tiroir est disposé axialement mobile dans un cylindre de l'organe d'étranglement et est exposé par une face extrême au fluide de pression et par la face extrême opposée à la pression atmosphérique. Selon un autre mode de réalisation important, le tiroir lui-même ou ce tiroir en combinaison avec le cylindre qui le reçoit présente un canal axial qui constitue ensemble avec un évidement du tiroir et avec un évidement du cylindre une dérivation à section d'étranglement variable. Chaque évidement peut être formé par un orifice, un perçage ou une surface conique par exemple. Un tel mode de réalisation a l'avantage que l'amottis- sement du véhicule est réglé automatiquement au moyen de l'organe d'étranglement en ce sens que la section d'étranglement est rétrécie en cas d'accroissement de la charge, donc aussi en cas d'augmentation de la pression, et que cette section est agrandie en cas de réduction de la charge, sans que des réactions à la pression d'amortissement soient nécessaires. Du fait de l'augmentation de l'amortissement lorsque la charge du véhicule est accrue, les importantes masses du véhicule peuvent être stabilisées plus faci- lement pendant la marche, de sorte que la tenue de route est considérablement améliorée. De plus, des mouvements de roulis excessifs, par exemple, de la carrosserie sont supprimés plus rapidement. Une autre caractéristique prévoit que l'organe d'étranglement est disposé dans le cylindre de travail du cylindre de suspension télescopique et est relié sous forme d'un piston d'amortissement à la tige de piston, la dérivation faisant communiquer les chambres de travail supérieure et inférieure situées de part et d'autre de l'organe d'étranglement. Cette disposition a l'avantage d'apporter une intégration simple et favorable de l'organe d'étran- glement à l'intérieur du cylindre de suspension télescopique. On peut ainsi obtenir une unité particulièrement compacte qui ne demande pas de la place supplémentaire notable dans le sens de la longueur axiale de l'appareil. La géométrie du cylindre de suspension télescopique et de la tige de piston peut etre utilisée de façon avantageuse pour exploiter mieux encore la place disponible. Un mode de réalisation judicieux prévoit à cet égard le montage axia- lement mobile du tiroir dans une tige de piston creuse qui est ouverte vers l'atmosphère. Selon encore un autre mode de réalisation important de l'invention, l'organe d'étranglement est un organe séparé installé en amont du cylindre de suspension télescopique dans la conduite d'alimentation pour le fluide de pression. Ce mode de réalisation a l'avantage que l'organe d'étranglement autonome peut être installé à l'endroit et de la manière désirés dans la conduite d'alimentation en amont du cylindre de suspension. En cas de besoin, l'organe d'étranglement peut être remplacé plus rapidement et plus économi- quement que s'il fallait remplacer tout le cylindre de suspension. En cas de prévision d'un organe d'étranglement séparé, lequel peut être utilisé en même temps comme organe d'amortissement, le cylindre de suspension télescopique peut être simplifié sans problèmes lorsque, selon un autre perfectionnement de l'invention, le piston d'amortissement du cylindre de suspension ne présente pas de passages ou présente des passages constants, ou encore des passages combinés avec des clapets. On obtient ainsi l'avantage que le cylindre de suspension peut avoir un diamètre nettement plus petit puisque le piston d'amortissement ou la tige de piston doit seulement produire un mouvement de l'huile dans le système. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation préférés mais nulement limitatifs, ainsi que des dessins schématiques annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une représentation -très schématique d'une suspension hydropneumatique, supportant la totalité ou une partie de la charge d'un véhicule et avec réglage du niveau, à laquelle l'invention est applicable; - la figure 2 est une coupe axiale d'un cylindre de suspension télescopique comprenant un piston équipé de façon habituelle de clapets d'extension et de compression et produisant une régulation automatique en fonction de la charge ou de la pression; - les figures 3 et 4 sont une coupe axiale d'un cylindre de suspension télescopique comportant un simple piston de guidage et une coupe axiale d'un organe d'étranglement séparé installé en amont du cylindre de figure 3 et assurant en même temps la régulation de l'amortissement en fonction de la charge ou de la pression; - la figure 5 montre un ensemble comme celui des figures 3 et 4 mais avec des clapets supplémentaires sur le piston d'amortis- sement du cylindre; - la figure 6 montre également un ensemble comme celui des figures 3 et 4 mais avec un piston de guidage ou de refoulement fermé, c'est-à-dire sans passages, dans le cylindre de suspension; - la figure 7 est une coupe axiale d'un cylindre de suspension télescopique dont le principe correspond à celui du cylindre représenté sur la figure 2 mais dans lequel la dérivation est formée par un cône et un canal; et - la figure8 montre de nouveau un ensemble comme celui des figures 3 et 4 mais o la dérivation dans l'organe d'étrangle- ment séparé est formée par un cône et un canal, comme dans le cylindre de figure 7. La suspension hydropneumatique pour véhicules représentée sur la figure 1 se compose essentiellement d'une pompe à fluide de pression 1, de conduites 2 d'alimentation en fluide de pression, d'un organe de réglage 3, d'accumulateurs de pression 4 et de cylindres de suspension télescopiques 5. Ces derniers sont formes chacun d'un corps cylindrique 6 dans lequel uin piston d'amortis- sernant 10 sépare une chambre de travail supérieure 7 d'une chambre' de travail inférieure 8 et dont la tige de piston 9 est articulée sur un élément de guidage de roue non représenté, tandis que le corps cylindrique 6 est attaché d la carrosserie du véhicule. Le réservoir 11 contient une réserve suffisante de fluide de pression. L'amortissement de base produit par un cylindre de suspension télescopique 5 comme celui représenté de façon plus détaillée sur la figure 2, est assuré par des passages 12, 15 combinés avec des clapets d'amortissement 13, 16e L'amortissement en fonction de la charge est assuré par la section effective de l'étranglement foemé entre deux orifices 23 et 24, décrits par la suite. La tubulure latérale 26 en haut est prévue pour le branchement de la conduite 2 d'alimentation en fluide de pression. La dérivation est constituée ici par un canal 14 formé par un perçage longitudinal dans un tiroir 20, l'orifice 23 déjà mentionné qui se trouve également dans le tiroir 20 et l'orifice 24, égl!ement nentionné déjà, qui est ménagé dans la tige de piston 9 et débouche dans la chambre de travail inférieure 8. La section effective de l'étranglement formé par les deux orifices 23 et 24 est déterminée par la pression dans la chambre de travail supé- rieure 7 et par la pression atmosphérique régnant dans le volume intérieur 19 de la tige de piston 9. L'air atmosphérique pénètre dans la tige de piston par un orifice 27 ménagé dans la partie inférieure de la tige et qui produit également l'application de la pression atmosphérique à la face extrême inférieure du tiroir 20. Quant au fonctionnement, lorsque la tige de piston 9 est poussée davantage dans le cylindre, du fluide de pression de la chambre de travail supérieure 7 est refoulé à travers les passages 12 et contre la force du clapet 13 dans la chambre de travail infé- rieure 8. Du fluide de pression s'écoule en même temps et dans le même sens à travers le canal 14. A l'extension de la tige de piston 9, c'est-adire à la détente de la suspension, du fluide de pression s'écoule à travers les passages 15 et pénètre contre la force du clapet 16 dans la chambre de travail supérieure 7. Le clapet 16, qui a la forme d'une lame de ressort, est chargé par un ressort 18 avec interposition d'une rondelle 17 qui peut être repoussée jusque contre une butée. Dans cette phase d'extension, du fluide de pression s'écoule également à travers le canal 14. Quand le véhicule est chargé davantage, la pompe 1 refoule plus de fluide de pression dans la suspension. Cette introduction de fluide de pression se poursuit jusqu'à ce que le niveau de consigne du véhicule soit atteint. La pression plus élevée qui s'établit de ce fait dans la suspension agit également sur une face extrême du tiroir 20, lequel est étanché vis-à-vis de l'atmosphère extérieure, de sorte qu'il est repoussé contre la force des ressorts 18 et 21 - s'appuyant tous deux sur un disque d'appui 39 solidaire du tiroir 20 - jusqu'à une position d'équilibre. La section d'étranglement est de ce fait réduite puisque l'orifice 23 a été déplacé axialement par rapport à l'orifice 24, le ressort 18 étant en même temps précon- traint davantage. La réduction de la section d'étranglement et la précontrainte plus élevée du ressort 18 sont déterminantes pour un renforcement de l'amortissement, l'amortissement à l'extension n'étant pas réglé exclusivement par la réduction de section du point d'étranglement, mais en plus par la variation de la précon- trainte du ressort 18. Quand le véhicule automobile est fortement chargé, le point d'étranglement défini entre les orifices 23 et 24 sera donc complètement fermé, de sorte que le fluide de pression ne peut plus s'écouler que par les passages 12 et 15 et les clapets 13 et 16 correspondants. La précontrainte accrue du ressort 18 chargeant le clapet d'extension 16 rend l'écoulement de fluide à travers celui- ci encore plus difficile. Le ressort 21 n'est pas obligatoire: il peut être utilisé pour varier la plage de réglage de l'amortissement (ajustement de la charge du clapet et comportement constant pour le passage du liquide). La figure 3 représente un cylindre de suspension téles- copique 5 qui est relié par la conduite 2 dalimentation en fluide de pression à un organe d'étranglement (figure 4) qui est réalisé dans ce cas sous forme d'un organe sépare 259 Le cylindre de suspen- sion 5 comprend, comme celui de figure 2, un corps cylindrique 6, une tige de piston 9 et un piston d'amortissement 105 Ce dernier sépare également une chambre de travail supérieure 7 d'une chambre de travail inférieure 8 et il possède des passages constants 28. Le réglage de l'amortissement est assuré dans ce cas par l'organe séparé 25 représenté sur la figure 4. L'organe d'étranglement et de réglage 25 que montre la figure 4 est monté dans la conduite 2 d;alimentation en fluide de pression. Son piston 29 correspond par sa construction et par son fonctionnement au piston d'amortissement I0 de figure 2, Il présente des passages 12 et 15 et des clapets 16 et 13. Le tiroir 20 présente de nouveau un passage longitudinal formant le canal 14 et l'orifice 23 du tiroir forme un point d'étranglement avec l'orifice 24 d'une tige. Une premiere face extreme 30 du tiroir est exposée à travers un tuyau 22 au fluide de pression et sa face extrême opposée 31 communique avec l'atmosphère. Lîintrieur 32 de la tige creuse communique à cet effet avec l'atmosphêre par un perçage 33. Pour l'écoulement du liquide à travers le canal 14, l'extrémité opposée au point d'étranglement du tiroir 20 présente un orifice 34 qui fait communiquer le canal 14 avec l'espace situé sous le piston 29. Une dérivation peut donc être établie dans ce cas à travers les orifices 24 et 23, le canal 14 et l'orifice 34. L'installation séparée de l'organe 25 procure l'avantage que cet organe peut au besoin être remplacé rapidement et économi- quement. L'ensemble de l'organe 25 peut être réalisé aussi, par exemple, sous forme d'une cartouche avec une bague vissée ou une fermeture rapide; lors du remplacement d'une telle cartouche, une soupape antiretour maintient automatiquement la pression du système et, après mise en place d'une nouvelle cartouche, cette soupape s'ouvre automatiquement, ce qui rétablit la circulation. La figure 5 montre un ensemble à cylindre de suspension. télescopique 5 qui correspond par son principe à celui de figure 3. La seule différence est que le piston d'amortissement 10 du cylindre de suspension porte des clapets supplémentaires 35 et 36 pour un amortissement de base éventuellement désiré. Ce mode de réalisation correspond par ailleurs à celui des figures 3 et 4 tant par la construction que par le fonctionnement. Des clapets comme ceux désignés par 35 et 36 sont.parfois nécessaires dans des applications avec des tiges de piston de petit diamètre car une plus faible quantité d'huile est refoulée dans ce cas par l'organe séparé 25 - qui correspond à celui de figure 4 - de sorte que le piston d'amortissement 10 peut être doté au moyen des clapets 35 et 36 d'un amortissement de base qui dépend de l'application. La figure 6 montre un autre exemple de réalisation de l'invention selon les figures 3 et 4. Le piston 10 est de nouveau monté fixe sur la tige de piston 9 et il sépare une chambre de travail supérieure 7 d'une chambre de travail inférieure 8. Le piston 10 de cet exemple est fermé en ce sens qu'il ne présente pas de passages et il est monté coulissant à joint étanche dans le corps cylindrique au moyen d'un joint 37. La chambre inférieure 8 ne contient pas de liquide et communique par un trou d'aération 38 avec l'atmosphère. Ce mode de réalisation est nécessaire, par exemple, au cas o le cylindre de suspension 5 doit supporter des masses parti- culièrement importantes, de sorte que toute la face du piston est nécessaire. Comme les débits sont alors relativement élevés, on peut se dispenser d'un amortissement de base dans le cylindre de suspension télescopique 5. L'amortissement est produit ici exclusi- vement dans l'organe 25 séparé. Le cylindre de suspension télescopique représente sur la figure 7 correspond quant à son principe à celui de la figure 2-,. avec la différence toutefois que la dérivation ne comprend pas un perçage central (canal 14) dans le tiroir 20; le réglage du débit de liquide est assuré dans ce cas au moyen d'un cône 41, d'o le fluide de pression s'écoule â travers le canal 40 dans la chambre de travail inférieure. La figure 8 montre de nouveau un mode de réalisation avec un organe d'étranglement et de réglage sépare, dont le principe correspond à celui de figure 4, mais dans lequel le réglage du débit de fluide de pression est réalisé au moyen d'un cône 41 et du canal 40, faisant partie de la dérivation, comme dans l'exemple de figure 7. Le canal 40 peut être formé par une rainure, une gorge ou un biseau meulé dans la surface extérieure du tiroir 20. Le canal 40 remplit ainsi les mêmes fonctions qu'un perçage central (canal 14) comme celui de figure 2 ou de figure 4. REVENDICATIONS 1. Suspension hydropneumatique avec réglage du niveau pour véhicules, en particulier pour véhicules automobiles, qui comprend au moins deux cylindres de suspension télescopiques installés dans la région des roues du véhicule entre la carrosserie et un essieu, chaque cylindre étant éventuellement équipé d'un dispo- sitif d'amortissement, suspension dans laquelle, pour le réglage d'un niveau de consigne, les cylindres de suspension télescopiques sont reliés, d'une part, à une pompe à fluide de pression et à un organe de réglage et, d'autre part, à un accumulateur de pression, et dans aquelle chaque cylindre de suspension coopère avec un organe d'étranglement qui règle la section d'un étranglement pour le fluide de pression en fonction de la charge du véhicule, caractérisée en ce que l'organe d'étranglement présente des passages (12, 15) garnis de clapets (13, 16) pour l'amortissement de l'extension ou de la détente et pour l'amortissement de la compression, qu'un premier ressort (21) est appuyé directement ou indirectement sur le piston (10) du cylindre de suspension et un deuxième ressort (18) charge l'un (16) des clapets, les deux ressorts (21, 18)s'appuyant conjointement sur un tiroir (20) par l'intermédiaire d'un élément d'appui (39) et que ce tiroir (20) est disposé axialement mobile dans un cylindre de l'organe d'étran- glement et est exposé par une face extrême au fluide. de pression et par la face extrême opposée à la pression atmosphérique. 2. Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tiroir (20) présente lui-même ou présente conjointement avec le cylindre recevant le tiroir (20) un canal formant un passage axial (14) qui constitue, ensemble avec un évidement (23) du tiroir (20) et un évidement (24) du cylindre, une dérivation à section d'étranglement variable. 3. Suspension selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'évidement ou chacun des évidements (23, 24) est réalisé sous forme d'un orifice, d'un canal ou d'une surface conique (41). il 4. Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe d'étranglement est disposé dans le cylindre de travail du cylindre de suspension télescopique (5) et est réalisé sous forme d'un piston d'amortissement (10) relié à la tige de piston (9), la dérivation établissant une communication entre la chambre de travail supérieure (7) et la chambre de travail inférieure (8), situées de part et d'autre de l'organe d'étranglement. 5. Suspension selon la revendication 4, caractérisée en ce que le tiroir (20) est disposé axialemaetmobile dans le volume intérieur (19) de la tige de piston (9), laquelle communique par un côté avec l'atmosphère. 6. Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe d'étranglement est constitué par un organe sépare (25) qui est installé en amont du cylindre de suspension télescopique (5) dans la conduite (2) d'alimentation en fluide de pression de ce cylindre. 7. Suspension selon la revendication 6, caractérisée en ce que le piston d'amortissement (10) du cylindre de suspension télescopique (5) ne présente pas de passages ou est pourvu de passages constants ou encore de passages combinés avec des clapets.