Brevet FR2562843A1 — publié le 19851018

La présente invention concerne un dispositif de commande de la dureté de la suspension d'un véhicule, et de préférence un véhicule routier, avec une valve de commande hydraulique qui surveille une liaison entre deux chambres de travail d'un élément de suspension hydraulique, complété par liaison avec deux accumulateurs hydropneu- matiques et le cas échéant une pompe pour former un ressort hydro- pneumatique avec correction d'assiette. Un tel dispositif est connu (brevet de la République fédérale d'Allemagne n 16 30 058). Dans ce dispositif connu, deux chambres de travail d'un "amortis- seur" ou "jambe de force" sont reliées par des canalisations exté- rieures à un dispositif constitué par une pompe et deux accumulateurs. Les canalisations de liaison avec l'amortisseur ne contiennent que des clapets de non-retour à simple effet. Un tel dispositif ne permet toutefois pas de faire varier la dureté de l'amortisseur. De l'énergie doit être fournie de l'extérieur par la pompe pour faire varier la dureté, cette opération étant relativement lente et consommant de la puissance. La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n 33 04 815 décrit par ailleurs la variation de dureté d'un amortisseur par une commande particulière. Le système de suspension des types de véhicules actuels, et notamment des voitures, présente une dureté de la suspension et une dureté d'amortissement optimisées pour une utilisation moyenne. Les paramètres sont fixés au bureau d'études et ne varient pas, indépen- damment des phénomènes de vieillissement en utilisation. Dans des cas limites, tels que véhicule vide ou à pleine charge, de tels véhicules ne présentent pas et de loin une suspension optimale ou l'amortissement de la suspension n'est pas optimal. Ces cas sont d'autant plus éloignés de l'optimum que le rapport des poids du véhi- cule vide et à charge maximale est grand. Une construction légère est en outre de plus en plus recherchée lors de l'étude de nouveaux véhicules, pour des raisons d'économie de carburant et de matières premières. La charge utile possible ne doit toutefois pas en souffrir. En d'autres termes, le rapport pondéral précité augmentera encore à l'avenir et l'adaptation des duretés de la suspension et de l'amortissement deviendra de plus en plus difficile. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un des deux accumulateurs peut au choix être branché ou coupé. Le dispositif selon l'invention présente les avantages suivants: les duretés de la suspension et de l'amortissement sont continûment variables en marche et les conditions limites de charge et de répartition de la charge peuvent être adaptées de façon automatique ou optimale aux essieux, à la vitesse, aux accélérations longitudinale (accélération ou freinage) et transversale (franchissement de virage) et aux irré- gularités de la chaussée. Un autre avantage réside dans le fait qu'un tel dispositif de suspension adaptative peut fonctionner sans apport notable d'énergie extérieure, c'est-à-dire que le dispositif de suspension fonctionne passivement et par suite très vite, ce qui est une condition pour influencer par exemple l'inclinaison transversale en virage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente un dispositif à raideur variable à deux niveaux; la figure 2 représente un développement du modèle selon figure 1, avec deux valeurs sélectionnables de la raideur et des valeurs d'amortis- sement affectées à une valeur de réglage; et la figure 3 représente un développement du modèle selon figure 2 avec des accumulateurs intégrés dans l'amortisseur et deux étrangleurs d'amortissement pour l'aller ou le retour. Un élément 3 est disposé entre un essieu 1 et la carrosserie 2 d'un véhicule. L'élément 3 est appelé "amortisseur" ci-après, mais a toutefois une fonction de suspension en plus de la fonction d'amortissement. L'amortisseur 3 comporte deux chambres de.!travail 5 et 6, séparées par un piston 7. Ce dernier est porté par une tige 8 qui est munie d'un trou borgne 9 partant du piston 7. Un capteur 10, pénétrant dans ce trou borgne 9, délivre un signal de la course d'affaissement. Le signal est délivré par une borne 11 à un disposi- tif électronique 12, qui reçoit en outre des signaux de capteurs d'accélération, vitesse, braquage et autres grandeurs. Des canali- sations 13, 14 et 13' relient les deux chambres de travail 5 et 6 à un accumulateur hydropneumatique 15 et le cas échéant à une pompe 16. Cette dernière peut être supprimée quand on renonce à une correction d'assiette. Une telle liaison avec l'accumulateur transforme l'amor- tisseur 3 en un ressort hydropneumatique. Une valve de commande 17 (un distributeur 2/2) permet de brancher et de couper un second accu- mulateur 15', relié par une canalisation 14' aux canalisations 13, 14 et 13'. Les deux chambres de travail 5 et 6 de l'amortisseur 3 sont reliées par deux clapets de non-retour 18 et 19 agissant en sens inverse et deux étrangleurs 20 et 21. L'action de l'amortisseur 3 est fixée par construction, indépendamment du déplacement de la valve de commande 17. Un capteur de pression différentielle 22 est enfin inséré entre les deux accumulateurs 15 et 15'. La dureté de la suspension et la dureté de l'amortissement varient en fonction de diverses influences. Ces dernières sont décelées par des capteurs appropriés, qui transmettent des signaux au dispositif électronique 12, de même que le signal du capteur 10 d'amortisseur est transmis au dispositif 12. L'emploi de la pompe 16, pour laquelle une faible capacité suffit, permet d'augmenter ou de réduire le volume des accumulateurs 15 et 15' pour faire varier le niveau de la caisse par rapport à l'essieu. Le choix des étrangleurs 20 et 21 permet de produire une dissymétrie quelconque souhaitée de l'amortissement. Les possibilités de réglage du dispositif selon l'invention sont ainsi assurées. Le travail de commutation est toutefois assuré par la valve de commande 17. Le branchement ou la coupure du deuxième accumulateur 15' fait varier la dureté de la suspension. Bien que la valve de commande 17 puisse commuter très rapidement, les conditions imposées à son mécanisme sont très réduites. La valve de commande 17 peut également être un distributeur à tiroir avec réaction de position ou une valve à fonctionnement continu. Il convient de noter encore que les étrangleurs 20 et 21 sont également réalisables le cas échéant en étrangleurs variables. Pour la correction d'assiette, la position de repos est déter- minée pour tout état de charge voulu, puis introduite dans l'électro- nique. Cette opération s'effectue par intégration de la course S pendant un intervalle de temps T assez long. Le temps T doit être nettement plus long que la période d'une oscillation lente de l'essieu, faute de quoi les phénomènes de régulation haute fréquence et la détermination superposée de la valeur moyenne se perturbent mutuellement. Au cas o il en résulterait une dérive de la position moyenne, il est également concevable de déterminer la course S sous une charge G donnée, avant le démarrage du véhicule avec charge au repos, puis de la mémoriser jusqu'à l'arrêt suivant du véhicule. Le fonctionnement des dispositifs électroniques 12, c'est-à-dire de la boucle de régulation électronique, est suffisamment rapide compte tenu des oscillations d'essieux observées en pratique. A l'aide des signaux de capteur qu'elle a reçus, l'électronique de commande décide laquelle des deux duretés de suspension sélecta- bles (accumulateur 15 seul ou les deux accumulateurs 15 et 15') cor- respond le mieux à l'état de marche et commande la valve de commande 17 en conséquence. La variabilité de la caractéristique d'ensemble du dispositif, constituée par la dureté d'amortissement et la dureté de suspension, est utilisable de diverses façons. 1. Diminution de la dureté de la suspension à faible vitesse V (la vitesse V constitue la grandeur pilote). 2. Influence à symétrie latérale sur la dureté de la suspension en fonction de l'accélération ou de l'inclinaison transversale mesurée du véhicule (correction du roulis). 3. Influence sur les essieux avant et arrière en fonction de la décélération ou de l'accélération du véhicule (correction du tangage). 4. Influence en fonction de l'état de charge (correction d'assiette). 5. Influence en fonction de l'état de la chaussée ou de l'adaptation souhaitée de la suspension/de l'amortissement, par exemple con- fortable ou sportive. Ces points sont déterminés par des capteurs appropriés et transmis sous forme de signaux au dispositif électronique 12, qui les convertit en ordres de réglage pour la valve de commande 17. La figure 2 représente un dispositif identique à celui de la figure 1; les pièces identiques portent donc les mêmes références. Le piston 7 de l'amortisseur 3 est réalisé de façon qu'une surface frontale F soit "environ" double d'une surface annulaire FR. Les deux chambres de travail 5 et 6 de l'amortisseur sont reliées par un clapet de non-retour 23, agissant uniquement dans le sens de l'affaissement et une canalisation 24. Un second clapet de non-retour est logé dans une canalisation 13 aboutissant au premier accumula- teur 15 et s'ouvre vers la chambre de travail 5 supérieure de l'amor- tisseur 3. La valve de commande 17 surveille dans ce sens une liai- son entre le premier accumulateur 15 et le second accumulateur 15' d'une part et la chambre de travail 6 inférieure de l'amortisseur 3 d'autre part. Les deux accumulateurs 15 et 15' sont en outre reliés par un capteur de pression différentielle 22. Un correcteur d'assiette peut être relié avec une pompe 16 à la canalisation 13. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant. Lorsque l'amortisseur 3 s'affaisse d'une course H, le clapet de non-retour 23 refoule le volume liquide F.H vers la chambre de travail 6. Cette dernière ne pouvant toutefois contenir que la moitié de ce volume, F.H l'autre moitié 2H doit s'écouler par la valve de commande 17. Lors du relevage, la chambre de travail 5 aspire le volume nécessaire par le clapet de non-retour 25 et le volume -2 s'écoule de nouveau de la chambre de travail 6 par la valve de commande 17. En d'autres ter- mes, le mênme volume liquide s'écoule par la valve de commande 17 pour les deux sens de déplacement de la suspension. Une seule valve de commande 17 fait varier la dureté de la sus- pension et la dureté de l'amortissement, cette dernière étant commutée entre deux valeurs préréglées de façon à affecter de préférence la dureté inférieure de la suspension à la dureté supérieure de l'amor- tissement. Le capteur de pression différentielle 22 assure que la commuta- tion s'effectue uniquement quand les pressions sont égales. Le niveau de commutation diffère pour les divers états de marche. Lorsqu'un couplage est admissible entre plusieurs amortisseurs 3 ou jambesde force d'un véhicule, dont la dureté de suspension doit être commutée simultanément, une nouvelle diminution des coûts est possible car les deux accumulateurs 15 et 15', la valve de commande 17 et le capteur de pression différentielle 22 ne sont nécessaires qu'une fois dans l'ensemble du dispositif. Les autres amortisseurs ou jambes de force sont reliés au même point de la canalisation 13 que la pompe 16. Il convient alors de prévoir des étrangleurs fixes sur chaque amortisseur ou jambe de force, la valve de commande 17 n'ayant alors plus qu'une fonction d'ouverture-fermeture de l'accumulateur 15'. La figure 3 représente qu'il est également de monter les deux accumulateurs 15 et 15' du modèle selon figure 2 coaxialement à l'amortisseur 3. Les membranes de séparation des accumulateurs sont du type roulant et le volume d'air se situe dans chaque accumulateur audessus du volume de liquide. Par rapport au modèle selon figure 2, ce modèle comporte en plus deux étrangleurs fixes 26 et 27. Les pièces identiques portent de nouveau les mêmes références que sur la figure 1. Le clapet de non-retour 25 est disposé au même endroit que sur la figure 2, mais le clapet de non-retour 23 est monté dans le piston de l'amortisseur. La valve de commande 17 comporte en outre une vis de réglage 28, qui permet de faire varier l'amortissement quand la valve de commande 17 est-ouverte, par exemple pour accroître l'amor- tissement dans le cas d'une faible dureté de la suspension. Le fonc- tionnement de ce modèle est par ailleurs pratiquement identique à celui de la figure 2. Bien entendu, diverses modifications peuvent être-apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif de commande de la dureté d'un véhicule, et de préfé- rence d'un véhicule routier, avec une valve de commande hydraulique qui surveille une liaison entre deux chambres de travail d'un élément de suspension hydraulique, complété par liaison avec deux accumula- teurs hydropneumatiques et le cas échéant une pompe pour former un ressort hydropneumatique avec correction d'assiette, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'un (15') des deux accumulateurs (15, 15') - peut au choix être branché ou coupé. 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que le bran- chement ou la coupure est effectué par un distributeur de commande 2/2 (17). 3. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que la valve de commande (17) est un distributeur électromagnétique. 4. Dispositif selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la valve de commande (17) est de préférence un distributeur à tiroir avec réaction de position. 5. Dispositif selon une quelconque des revendications 2 à 4, carac- térisé en ce que la valve de commande (17) est une valve à fonction- nement continu. 6. Dispositif selon une quelconque des revendications 3 à 5, carac- térisé en ce que les signaux d'attaque de la valve de commande (17) sont déterminés par un dispositif électronique (12) dont les signaux d'entrée sont délivrés par des capteurs (10) de suspension, accélé- ration, vitesse ou autres grandeurs, montés sur le véhicule. 7. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 6, carac- térisé par un capteur de pression différentielle (22) monté en paral- lèle avec la valve de commande (17). 8. Dispositif selon revendication 7, caractérisé en ce que le signal du capteur de pression différentielle (22) est également un signal d'entrée du dispositif électronique (12). 9. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le montage coaxial des deux accumulateurs (15, 15') autour de l'élément de suspension. 10. Dispositif selon une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la valve de commande (17) est réalisée de façon à présenter dans l'état d'ouverture une section d'amortissement de valeur sélectable. 11. Dispositif selon une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que la valve de commande (17) constitue un étran- gleur continu; et le second accumulateur (15') peut être accouplé par ledit étrangleur au premier accumulateur (15).