Brevet FR2557037A1 — publié le 19850628

255703?7 -1 - Suspension pneumatique. La présente invention concerne une suspension pneumatique, et plus particulièrement une suspension pneumatique -du type jambe de force MacPherson utilisée pour une automobile et pourvue d'un mécanisme de réglage de la capacité d'amortissement. On connaît pour une suspension Pneumatique du type jambe de force un mécanisme capable de régler la capacité d'amortissement de la suspension, c'est-à-dire la force d'absorption d'un amortisseur et la flexibilité d'un ressort pneumatique. Dans ce type de suspension, l'amor- tisseur est pourvu d'un mécanisme de réglage de la force d'absorption associé à un piston pouvant coulisser dans un cylindre, et est constitué de telle sorte que l'énergie cinétique du liquide s'écoulant à travers le piston peut varier. Par ailleurs, le ressort pneumatique est cons- titué de telle sorte qu'une chambre d'air principale (formée en entou- rant l'amortisseur d'un logement et d'un diaphragme) et une chambre d'air auxiliaire sont remplies d'air comprimé, une soupape permettant d'ouvrir et de fermer la communication entre les deux chambres. Dans un tel type de suspension, o on emploie une structure réglant simultanément la force d'absorption de l'amortisseur et la flexibilité du ressort pneumatique, une tige de commande est amenée d'un dispositif d'actionnement à la tige de piston de l'amortisseur, et cette unique tige de commande règle d'une part la force d'absorp- tion de l'amortisseur et d'autre part la flexibilité du ressort pneuma- tique. Ceci étant, le réglage de la force d'absorption de l'amortis- seur s'effectue de la manière suivante: il suffit d'imprimer un léger angle de rotation à la tige de commande pour écarter un orifice prévu dans la tige de commande d'un orifice prévu dans la tige de piston. Par ailleurs, afin de faire varier la flexibilité du ressort pneumatique, il faut imprimer à la tige de commande un angle de rotation important - 2 pour permettre l'ouverture et la fermeture de la communication entre la chambre d'air principale et la chambre d'air auxiliaire. Ainsi donc, on imprime à la tige de commande un angle de rotation plus important que celui qui était initialement nécessaire pour régler la force d'absorption de l'amortisseur; de la sorte, un surcroît de tra- vail est donné à la tige de commande, et par suite un surcroît de charge au dispositif d'actionnement, ce qui constitue un inconvénient d'un point de vue d'économie d'énergie. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient en fournissant une suspension pneumatique qui permette le réglage indi- viduel de la force d'absorption d'un amortisseur et de la flexibilité du ressort pneumatique au moyen d'un seul dispositif d'actionnement. La suspension pneumatique selon la présente invention comprend un amortisseur muni d'une tige de piston dans laquelle est disposée une tige de commande pour régler la force d'absorption, un ressort pneuma- tique comprenant une chambre d'air principale et une chambre d'air auxi- liaire et dont la flexibilité est réglée en ouvrant et fermant la commu- nication entre lesdites chambres d'air au moyen d'un corps de soupape, un support relié à une carrosserie d'automobile comprenant un élément rigide auquel est accouplée la tige de piston de l'amortisseur et dans lequel est disposé le corps de soupape, et un dispositif d'actionnement installé au-dessus du support et faisant fonctionner la tige de commande et le corps de soupape. Selon une caractéristique additionnelle, la tige de commande et le corps de soupape peuvent tourner autour de leurs axes respectifs. En outre, le dispositif d'actionnement peut alors être fixé sur l'élément rigide. Selon une autre caractéristique additionnelle, le support est muni d'un coussinet en caoutchouc disposé à l'extérieur de l'élément rigide. Dans un mode de réalisation préférentiel de la suspension pneuma- tique selon l'invention, le dispositif d'actionnement comprend un entraînement rotatif, une paire de tiges parallèles l'une à l'autre et allant vers l'élément rigide du support, dont l'une est reliée à la tige de commande et l'autre au corps de soupape, et un système de trans- mission de la force de rotation fournie par l'entraînement à la paire 3- de tiges. Avec ce mode de réalisation préférentiel, une caractéristique sup- plémentaire prévoit que le système de transmission comprenne une roue d'engrenage fixée sur l'entraînement rotatif et une paire de roues d'engrenage reliées respectivement avec chacune des deux tiges, au moins une des roues de cette paire de roues d'engrenage engrenant avec la roue d'engrenage fixée sur le dispositif rotatif. Avec ce même mode de réalisation préférentiel, une autre caracté- ristique additionnelle prévoit que chacune des tiges est accouplée au moyen d'un axe à un tube qui peut tourner dans son support. Avec ce même mode de réalisation préférentiel, une troisième carac- téristique additionnelle prévoit que les accouplements entre la première tige et la tige de commande d'une part, la deuxième tige et le corps de soupape d'autre part, sont respectivement protégés par des habillages. Avec ce même mode de réalisation préférentiel, une dernière carac- téristique additionnelle prévoit que la tige de commande est insérée dans une rainure prévue dans la première tige de la paire de tiges, et le corps de soupape dans une rainure prévue dans la deuxième tige de la paire de tiges. La description qui suit présente plus en détail l'invention sur l'exemple d'un mode de réalisation préférentiel figuré sur le dessin annexé, o: La figure 1 est une vue en coupe présentant la partie principale d'une suspension pneumatique selon l'invention; La figure 2 est une vue en coupe agrandie présentant la partie principale d'un mécanisme de réglage de la capacité d'amortissement. La suspension 10 présentée à la figure 1 comporte un amortisseur 12, un support 16 pour relier cet amortisseur 12 à une carrosserie d'au- tomobile 14, un ressort pneumatique 18 et un dispositif d'actionne- ment 20. L'amortisseur 12 est muni d'un cylindre 22, d'un piston qui peut se déplacer dans ce cylindre 22 et d'une tige de piston 24 reliée au piston de manière à le prolonger à l'extérieur du cylindre 20. Le piston est muni d'un orifice et de lumières à travers lesquelles -4- s'écoulent l'huile ou autre liquide que reçoit le cylindre, lorsque la tige de piston 24 est étirée et contractée, et un corps de soupape pour ouvrir et fermer les lumières. La tige de piston est pourvue d'un perçage permettant la communication entre les chambres de liquide défi- nies au-dessus et en dessous du piston. L'amortisseur 12 est relié par son extrémité inférieure à un bras de suspension. Etant donné que cette dernière partie de l'amortisseur et de la suspension ne concerne pas directement la présente invention, elle n'est pas figurée sur le dessin. Pour l'amortisseur 12, on peut employer un amortisseur du type "monotube" (lequel est constitué d'un seul cylindre), ou encore un amortisseur du type "à double tube" (lequel est pourvu de cylindres intérieur et extérieur). Comme le montre la figure 2, la tige de piston 24 est pourvue d'un perçage longitudinal 26 pratiqué axialement depuis la face d'extrémité supérieure et d'un perçage longitudinal 27 relié au perçage 26 et de diamètre réduit. Le support 16 est muni d'un élément rigide 28 et d'un coussinet 30 fabriqué en caoutchouc. L'élément rigide 28 est fabriqué en un matériau de rigidité élevée tel que l'acier, de section circulaire, et est muni d'un perçage 32 à travers lequel sort la tige de piston 24, d'un per- çage 36 dans lequel est disposé un corps de soupape 34, et d'un perçage 38 permettant d'alimenter en air le ressort pneumatique 18. Le coussinet 30 est vulcanisé et collé sur un cylindre intérieur 40 et un cylindre extérieur 42, un élément de support 44 étant soudé sur le cylindre extérieur 42. L'élément rigide 28 est forcé dans le cylindre intérieur 40, et un écrou 48 est vissé sur un boulon 46 traversant l'élément de support 44 et la carrosserie d'automobile 14, de sorte que le support 16 est accouplé à la carrosserie d'automobile 14. Une paire de colliers 50 entre lesquels est interposé un joint torique 52 est forcé dans le perçage longitudinal 26 de la tige de piston 24, et une tige de commande 54 pouvant tourner dans le perçage longitudinal 27 est maintenue en serrage liquide par le joint torique 52. La tige de commande 54 est munie à son extrémité inférieure d'un orifice (non figuré) se prolongeant diamétralement et pouvant s'opposer au perçage de la tige de piston afin de permettre la communication entre - 5 - les chambres de liquide définies au-dessus et en dessous du piston de l'amortisseur. On donne à l'extrémité supérieure de la tige de commande la forme d'une partie plate 55. Une bague 56 est soudée sur la tige de piston 24. Un joint torique 58 est maintenu en position dans le perçage 32 de l'élément rigide 28, et la tige de piston 24 est insérée dans le perçage 32 de sorte telle que la bague 56 vient buter sur un épaulement 33 de l'élément rigide 28. Un écrou 60 est vissé sur la tige de piston 24 afin de fixer la tige de piston 24 sur l'élément rigide 28, et l'étanchéité à l'air de la tige de piston 24 est assurée par le joint torique 58. Le ressort pneumatique 18 est constitué d'une chambre d'air prin- cipale 62 et d'une chambre d'afr auxiliaire 64, remplies d'air comprimé. Comme le montre la figure 1, la chambre d'air principale est formée conjointement par un logement 66 et un diaphragme 68. Quant à la chambre d'air auxiliaire 64, elle est formée conjointement du logement 66 et d'un logement auxiliaire 70. Le logement 66 comporte une partie supérieure annulaire plane 72 soudée par la totalité de son bord périphérique interne à l'élément rigide 28, une première partie cylindrique 73 et une seconde partie cylindrique 75 qui est dans le prolongement de la partie cylindrique 73 par l'intermédiaire d'une partie intermédiaire inclinée conique 74. Dans la forme de réalisation figurée, le logement auxiliaire 70 est placé à distance au-dessus de la partie supérieure 72 du logement 66, et soudé par la totalité de son bord périphérique interne sur l'élément rigide 28. Le bord périphérique externe de la partie supérieure 72 du logement 66 est soudé sur toute sa circonférence sur le bord périphé- rique externe du logement auxiliaire 70, et le logement auxiliaire 70 est soudé sur toute sa circonférence sur la première partie cylindrique 73, de sorte que le logement 66 et le logement auxiliaire 70 sont d'un seul tenant. Le diaphragme 68 est formé cylindriquement dans du caoutchouc. Ce diaphragme 68 est replié sur sa partie approximativement centrale, et son extrémité extérieure est disposée en sandwich entre la deuxième partie cylindrique 75 du logement 66 et la bague 76, et fixé sur le logement 66 en matant la bague 76. L'extrémité intérieure du diaphragme 68 est ajustée dans un piston pneumatique cylindrique 78 soudé sur le -6 - cylindre 22. Dans l'élément rigide 28, et en dessous de la position du perçage 36, on a pratiqué un perçage traversant 80 perpendiculaire au perçage 36; ce perçage traversant, dans lequel est disposé le corps de soupape 34, permet la communication entre les chambres d'air principale et auxiliaire 62, 64. Dans la forme de réalisation présentée à la figure 1, une pièce de fixation 79 est soudée sur le dessous de l'élément rigide 28, et un bouchon d'obturation en caoutchouc 81 est monté sur la pièce de fixation 79. Dans ce cas, la chambre d'air principale 62 communique avec la chambre d'air auxiliaire 64 par les perçages pratiqués à l'in- térieur de la pièce de fixation 79 et du bouchon d'obturation 81 et par le perçage 80 de l'élément rigide 28. Le corps de soupape 34 est constitué d'une partie coulissante 84, d'une partie de diamètre réduit 85 et d'une partie plate 86, la partie coulissante 84 étant munie d'un perçage 82 s'étendant diamétralement pour communiquer avec le perçage traversant 80 de l'élément rigide 28. Une bille 88 est disposée sur le fond du perçage 36, et le corps de soupape 34 est inséré dans le perçage 36. Une paire de colliers 92 entre lesquels est interposé un joint torique 90 est forcée dans le perçage 36, et la soupape 34 est disposée dans le perçage 36 de manière à pouvoir tourner, l'étanchéité à l'air de la partie de diamètre réduit étant assurée par le joint torique 90. Si par exemple le corps de soupape 34 est tourné de 90 , la chambre d'air principale 62 est coupée de la chambre d'air auxiliaire 64. Le dispositif d'actionnement 20 est muni d'un entraînement rotatif 96, d'une première roue d'engrenage 98, d'une deuxième roue d'engre- nage échelonnée 100, d'une première tige 102, d'une troisième roue d'en- grenage 104 et d'une deuxième tige 106. Dans la forme de réalisation figurée, l'entraînement rotatif 96 est un moteur électrique; mais ce peut également être un moteur hydraulique, un système à crémaillère mû par un vérin hydraulique ou autre dispositif similaire. Cet entraîne- ment rotatif 96 est fixé sur une embase 108 qui est elle-même fixée sur une embase auxiliaire 110. Plusieurs brides 112 sont soudées sur l'embase auxiliaire 110 et montées sur l'élément rigide 28 par des vis 114. - 7 - L'embase 108 est pourvue de deux perçages parallèles 116, 118 en positions opposées aux deux perçages 32, 36 de l'élément rigide 28, des coussinets 117 et 119 étant respectivement forcés dans les perçages 116 et 118. Les tubes 120 et 122 sont respectivement insérés dans les coussinets 117 et 119, dans lesquels ils peuvent tourner. La deuxième roue d'engrenage 100 est fixée sur l'extrémité inférieure du tube 120 qui est pourvu à son extrémité supérieure d'une paire d'encoches 121 placées à une distance circonférentielle de 180 . Un axe 124 forcé dans la première tige 102 est disposé dans l'encoche 121, et une bague élas- tique 126 est montée sur le tube 120 pour empêcher la première tige 102 de glisser vers le haut. De même, la broche 124 montée dans la première tige 102 est en contact avec la face d'extrémité de la base 108, afin d'empêcher le tube 120 de descendre. Le tube 122, dont l'extrémité inférieure est fixée sur la troisième roue d'engrenage 104, est relié à la seconde tige 106 par un système identique à celui reliant le tube 120 et la première tige 102. En consé- quence, la première tige 102 et la seconde tige 106 se développent parallèlement l'une à l'autre vers l'élément rigide 28, et la roue infé- rieure 101a de la seconde roue d'engrenage 100 engrène avec la troisième roue d'engrenage 104. La roue supérieure 101b de la seconde roue d'en- grenage 100 engrène avec la première roue d'engrenage 98 reliée directement à l'arbre de l'entraînement rotatif 96. Ainsi, en choisis- sant pour chaque roue d'engrenage un nombre adéquat de dents, on peut déterminer à volonté l'angle de rotation des première et seconde tiges 102, 106. Les première et seconde tiges 102, 106 sont munies respectivement de rainures 128, 130 dans lesquelles sont respectivement insérées la partie plate 55 de la tige de commande 54 et la partie plate 86 du corps de soupape 34. L'accouplement de la première tige 102 avec la tige de commande 54 est de préférence protégé par l'extrémité de la tige de piston 24 et par un habillage 132 fixé sur l'embase auxiliaire 110, qui empêche la pénétration de poussière. De même, l'accouplement entre la seconde tige 106 et le corps de soupape 34 est de préférence protégé par un habillage 134 inséré dans le perçage 36 et un habillage 136 fixé sur l'embase auxiliaire 110. Dans la forme de réalisation préférentielle présentée ci-dessus, le mécanisme de réglage de la capacité d'amortissement de la suspension pneumatique selon l'invention fonctionne de la manière suivante: lorsque l'automobile roule, l'entraînement rotatif 96 du dispositif d'actionnement 20 entre en fonctionnement. D'une part, par l'intermé- diaire des roues d'engrenage 98 et 101b, du tube 120 et de la première tige 102, la tige de commande 54 est tournée afin de régler la force d'absorption de l'amortisseur; d'autre part, par l'intermédiaire des roues d'engrenage 101a et 104, du tube 122 et de la seconde tige 106, le corps de soupape est tourné afin de permettre l'ouverture et la fermeture de la communication entre les chambres d'air principale et auxiliaire 62, 64, et ainsi de régler la flexibilité du ressort pneuma- tique. Pour un tel réglage, la flexibilité du ressort pneumatique est en général adaptée de manière à être durcie au fur et à mesure que la force d'absorption de l'amortisseur est augmentée, et adoucie. au fur et à mesure que cette dernière est diminuée. Toutefois, il serait possible d'effectuer d'autres types de réglage qui s'avéreraient nécessaires en fonction du type du véhicule considéré. Tandis que l'automobile roule et que les pneumatiques rebondissent sur la chaussée, l'amortisseur 12 oscille et déforme le coussinet 30 du support 16. Mais comme les deux tiges 102, 106 du dispositif d'actionnement 20 se trouvent à l'opposé de l'élément rigide du support 16, leurs positions relatives ne sont pas modifiées, de sorte que le fonctionnement du mécanisme de réglage n'est pas perturbé. La présente invention permet non seulement de. régler la force d'absorption de l'amortisseur et la flexibilité du ressort pneumatique au moyen d'un seul et même dispositif d'actionnement, mais encore d'assurer à la suspension pneumatique une plage d'opération optimale, puisqu'aussi bien la tige de commande réglant la force d'absorption de l'amortisseur et le corps de soupape réglant la flexibilité du ressort pneumatique sont actionnés individuellement. Ainsi, il n'est pas nécessaire pour régler la force d'absorption de l'amortisseur d'imprimer un angle de rotation important à la tige de commande: on n'a donc plus besoin de demander un surplus de travail à la tige de commande, ce qui réduit d'autant la charge demandée au dispo- sitif d'actionnement. -9 - Revendications 1. Suspension pneumatique (10) caractérisée par le fait qu'elle com- prend: un amortisseur (12) muni d'une tige de piston (24) dans laquelle est placée une tige de commande (54) servant à régler la force d'absorption, un ressort pneumatique (18) comportant une chambre d'air principale (62) et lune chambre d'air auxiliaire (64), un corps de soupape (34) pour ouvrir et fermer la communication entre les chambres d'air (62,64) afin de régler la flexibilité du ressort pneumatique (18), un support (16) re- lié à une carrosserie d'automobile (14) comportant un élément rigide (28) auquel est accouplée la tige de piston (24) et dans lequel est disposé le corps de soupape (34), et uw dispositif d'actionnement (20) placé au- dessus du support (16) pour faire fonctionner la tige de commande (54) et le corps de soupape (34). 2. Suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tige de commande (54) et le corps de soupape (34) peuvent tourner autour de leurs axes respectifs. 3. Suspension pneumatique selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif d'actionnement (20) est fixé sur l'élément rigide (28). 4. Suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support (16) est muni d'un coussinet en caoutchouc (30) dis- posé à l'extérieur de l'élément rigide (28). 5. Suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'actionnement (20) comporte un entraînement rotatif (96), une paire de tiges (102, 106) se prolongeant parallèlement l'une à l'autre vers l'élément rigide (28) du support (16), l'une de ces tiges (102) étant reliée à la tige de commande (54) et l'autre (106) étant reliée au corps de soupape (34), et un système de transmission pour communiquer la force de rotation de l'entraînement rotatif (96) à la paire de tiges (102, 106). 6. Suspension pneumatique selon la revendication 5, caractérisée en ce que le système de transmission est fourni par une roue d'engrenage (98) fixée sur l'entraînement rotatif (96) et une paire de roues d'en- grenage (101b, 101a) reliées respectivement à chacune des tiges - 10(102, 106), au moins une des roues d'engrenage (101b, 101a) engrenant avec la roue d'engrenage (98) fixée sur l'entraînement rotatif (96). 7. Suspension pneumatique selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'une des tiges (102, 106) est reliée par l'intermédiaire d'une broche à un tube (120, 122) qui peut tourner dans son support. 8. Suspension pneumatique selon la revendication 5, caractérisée en ce que les accouplements entre la tige (102) et la tige de commande (54) d'une part et la tige (106) et le corps de soupape (34) d'autre part sont respectivement protégés par des habillages -respectivement (132) et (134, 136). 9. Suspension pneumatique selon la revendication 5, caractérisée en ce que la tige de commande (54) et le corps de soupape (34) sont res- pectivement insérés dans une rainure (128) prévue dans la première tige (102) et dans une rainure (130) prévue dans la deuxième tige (106). 10. Suspension pneumatique (10) caractérisée par le fait qu'elle comprend: un amortisseur (12) muni d'une tige de piston (24) dans laquelle est placée de façon tournante une tige de commande (54) des- tinée à régler une force d'amortissement; un ressort pneumatique (18) comportant une chambre d'air principal (62) et une chambre d'air auxi- liaire (64); un corps de soupape (34) pour ouvrir et fermer la communi- cation entre les chambre d'air (62, 64) afin de régler la flexibilité du ressort pneumatique (18); un support (16) relié à une carrosserie (14) automobile et comportant un élément rigide (28) auquel est accou- plée la tige de piston (24) et dans lequel est disposé le corps de soupape (34); et un dispositif d'actionnement (20) disposé au-dessus du support (16) pour régler la force d'amortissement de l'amortisseur (12) et, en même temps, de la flexibilité du ressort pneumatique (18); les dispositifs d'actionnement (20) comprenant un moyen (96) d'entraî- nement en rotation, une roue d'engrenage (98) fixée au moyen (96) d'entraînement de rotation, une paire de tiges (102, 106) disposées parallèlement l'une à l'autre et se prolongeant en direction de l'élé- ment rigide (28) du support, une des tiges (102) étant reliée à la ti- ge de commande (54) et l'autre tige (106) étant reliée au corps de soupape (34), chacune desdites tiges étant reliée à un tube (120; 122) - 11 - supporté de façon tournante par une bride (112) à l'aide d'un axe (124) et une paire de roues d'engrenage (101b, 101a) fixées au tube et dont au moins une engrène avec la roue d'engrenage (98) fixée au moyen (96) d'entraînement de rotation.