Brevet FR2577481A1 — publié le 19860822

RESSORT HYDROPNEUMATIQUE POUR VEHICULE AUTOMOBILE L'invention concerne un ressort hydropneumatique pour véhicule automobile, comportant une jambe élastique qui relie une roue du véhicule à la carrosserie de celui-ci et qui présente un cylindre hydraulique dans lequel un piston hydraulique est mobile, ce ressort comportant un élément élastique présentant une chambre de liquide reliée au cylindre hydraulique et une chambre de gaz séparée de la chambre de liquide par une membrane. Sur les véhicules de tourisme à grande vitesse, de tels ressorts hydropneumatiques sont conçus et réalisés, pour ce qui est de leur raideur ou caractéristique élastique et de leur amortissement, de façon à offrir une sécurité de conduite suffisante à la vitesse maximale. Toutefois, aux faibles vitesses, par exemple en circulation urbaine, cette réalisation n'offre généralement pas le grand confort de roulement auquel on serait en droit de s'attendre à vitesse réduite. L'invention a pour but de parvenir à un ressort hydropneumatique dont la raideur et la caractéristique d'amortissement pourront être réglées de manière continue, indépendamment l'une de l'autre, pendant la marche du véhicule. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'une autre chambre de gaz est reliée à la chambre de gaz par un moyen restricteur ne transmettant que des variations de pression quasiment statiques, par le fait qu'un volume de liquide séparée du volume de gaz est agencé dans chaque chambre de gaz, et par le fait que les deux volumes de liquide sont reliés l'un à l'autre par un dispositif de refoulement. L'autre chambre de gaz est avantageusement intégrée dans l'élément élastique dont elle est séparée par une cloison rigide contenant un organe restricteur, par exemple un étranglement. Avec ces caractéristiques de l'invention, la première chambre de gaz, celle que le Cylindre hydraulique sollicite par l'intermédiaire de la chambre de liquide et de la membrane,-constitue, comme dans l'art antérieur, le volume élastique effectif puisque le moyen restricteur, de taille très réduite, compris entre les deux chambres de gaz ne permet aux variations de pression dans le système ressort-masse de ne se manifester que dans la première chambre de gaz, la deuxième chambre de gaz n'y participant pas. Les processus quasi-statiques, c'est-à-dire ceux à très basse fréquence, sont par contre transmis à la deuxième chambre de gaz. La raideur ou caractéristique du ressort, ou encore la caractéristique du système ressort-masse, est déterminée par la pression et par le volume de la première chambre de gaz. La mcdificaticon du vclume de gaz dynamiquement efficace est faite en changeant le volume de liquide se trouvant dans la première chambre de gaz, cela étant effectué par exemple par transvasement partiel (par pompage) dans le volume de liquide dans la deuxième chambre de gaz, ou depuis ce volume de liquide, la somme des volumes de gaz dans les deux chambres de gaz restant alors constante, donc aussi la pression du gaz, grâce à l'organe restricteur. En modifiant, à pression de gaz constante, le volume de gaz actif, on obtient une variation inversement proportionnelle de la constante du ressort, de sorte que l'on peut la régler de manière très précise par transvasement (pompage) de liquide. Ce transvasement de quantités de liquide entre les deux volumes de liquide, opération que l'on peut considérer comme un processus quasiment statique, et la variation quasiment statique ainsi obtenue du volume élastique efficace peuvent être réalisés pendant la marche, par exemple lors du passage d'une plage de vitesse à une autre. Le réglage de la constante ou caractéristique du ressort peut être réalisé, soit par le conducteur selon la caractéristique - sportive ou douce - qu'il désire, soit automatiquement en fonction de divers paramètres tels que vitesse, inclinaison du véhicule, inégalités de la chaussée, etc.. Dans une avantageuse forme de réalisation, l'invention prévoit qu'au moins un volume de liquide est relié à un accumulateur de liquide par un dispositif de remplissage et décharge. Ainsi, lorsque - la masse du véhicule a changé, par exemple du fait du chargement, on peut alors adapter la pression du gaz et, par conséquent, maintenir la masse du véhicule à niveau constant au-dessus de la chaussée. Cela s'effectue, soit par simple décharge à partir des volumes de liquide, soit par apport de quantités de liquide provenant d'un accumulateur de liquide. La régulation de niveau permet de maintenir constante la fréquence propre du véhicule, pour des chargements extrêmement différents. Chaque volume de liquide est avantageusement enfermé dans un accumulateur à vessie. L'invention prévoit aussi que la chambre de liquide et le cylindre hydraulique peuvent être reliés par une valve d'amortissement réglable opérant en parallèle de la valve d'amortissement. La valve d'amortissement réglable, efficace dans les deux sens d'écoulement, permet d'adapter sans problème l'amortissement de la jambe élastique à une caractéristique modifiée de l'élément élastique. Tout comme le réglage de la caractéristique élastique, le réglage de la valve d'amortissement peut être fait pendant la marche du véhicule, en fonction de paramètres quelconques choisis. La première valve d'amortissement parallèle, à double effet, sert à maintenir un amortissement de base dans le système ressort-masse. L'invention prévoit en outre que la chambre de liquide et le cylindre hydraulique peuvent être reliés par une valve anti-retour qui est en parallèle des deux valves d'amortissement et qui a une action d'arrêt dans le sens allant du cylindre hydraulique à la chambre de liquide. Cette valve antiretour sert à faciliter l'allongement en cas de soulagement de la roue et améliore l'adhérence de la roue sur chaussée à contour irrégulier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reférant au dessin annexé sur lequel la figure unique est une représentation schématique d'un ressort de véhicule. Le ressort hydropneumatique de véhicule automobile, représenté schématiquement sur le dessin, est constitué par une jambe à ressort, 12, liant une roue 10 du véhicule à la carosserie (masse du véhicule), et par un élément élastique 13. La jambe à ressort 12 présente un cylindre hydraulique 14 rigidement lié à la carosserie 11 du véhicule et, mobile dans ce cylindre 14, un piston hydraulique 15 lié à la roue 10 du véhicule. Le piston hydraulique 15 borde d'un côté une chambre de pression 16 et de l'autre côté une chambre de décharge 18 reliée à un retour 17. L'élément élastique 13 présente une chambre de liquide 19, une première chambre de gaz 20 et une deuxième chambre de gaz 21, lesquelles sont enfermées dans une enceinte commune 22. La chambre de liquide 19 et la première chambre de gaz 20 sont séparées par une membrane 23 tandis qu'entre les deux chambres de gaz 20 et 21 il y a une cloison rigide 24 dans laquelle est aménagé un moyen restricteur 25. Cet organe restricteur ou étranglement 25 possède un effet de restriction très marqué, de sorte que seuls des processus quasiment statiques, c'est-à-dire des processus se déroulant à très basse fréquence, dans la première chambre de gaz 20, sont transmis à la deuxième chambre de gaz 21, alors qu'il n'y a par contre pas de transmission des phénomènes dynamiques tels que variations de pression dans la suspension élastique. La chambre à liquide 19 est reliée, par trois conduites parallèles 26,27 et 28, au cylindre hydraulique 14, à savoir à la chambre de pression 16. Une valve ou soupape d'amortissement 29 à double effet, établissant l'amortissement fondamental du ressort du véhicule, est prévue sur la première conduite 26. Sur la deuxième conduite 27 est agencée une valve d'amortissement réglable 30, qui peut être réglée, soit manuellement, soit automatiquement en fonction de divers paramètres tels que vitesse du véhicule, inclinaison du véhicule, inégalités de la chaussée, etc.. Sur la troisième conduite 28, c'est une valve anti-retour 31 qui est prévue. Son action anti-retour (effet d'arrêt) est dirigée du cylindre hydraulique 14 vers la chambre de liquide 19. Cette valve anti-retour 31 sert à faciliter l'extension de la jambe de force à ressort 12 lorsque la charge sur la roue diminue. Dans, chaque chambre à gaz 20,21 est agencé un accumulateur à vessie 32,33 remplie d'un volume de liquide 37,38. Ces deux accumulateurs à vessie 32,33 sont reliés l'un à l'autre par un dispositif de refoulement 34. Ce dispositif 34 est constitué par une pompe refoulante 35 dont le sens de refoulement peut être renversé et par un moteur 36, dont le sens de rotation peut être inversé, qui entraîne la pompe 35. Le dispositif de refoulement 34 permet de transvaser des quantités de liquide dans les accumulateurs à vessie 32 et 33 de sorte que les deux volumes de liquide 37 et 38 qu'ils contiennent peuvent être réglés à volonté. A l'accumulateur à vessie 33 est en outre raccordé un-- dispositif de remplissage et décharge 39 constitué par une pompe refoulante 40 à sens de refoulement modifiable et par un moteur 41 qui entraîne cette pompe refoulante 40, laquelle est par ailleurs reliée à un accumulateur de liquide 42. Une valve d'arrêt 43 empêche l'échappement de liquide venant des accumulateurs à vessie- 32 et 33 pendant le transvasement par le dispositif de refoulement 34, mais autorise un afflux de liquide, provenant de l'accumulateur 42, dans-les accumulateurs à vessie 32 et 33, et permet la décharge de liquide de ces derniers dans l'accumulateur de liquide 42. Le liquide utilisé dans le ressort hydropneumatique de véhicule est de préférence de l'huile. Le ressort hydropneumatique décrit, pour véhicule, opère comme suit: La colonne de liquide ou d'huile dans la chambre de pression 16, dans les conduites 26 à 28 et dans la chambre de liquide 19, constitue de manière connue, avec la masse de la carosserie du véhicule 11, et avec le volume de gaz dans la première chambre de gaz 20, un système ressort-masse. L'amortissement-de base de ce système ressort-masse est donné, de manière connue, par la valve d'amortissement à double effet 29. Comme l'étranglement 25 entre les deux chambres de gaz 20 et 21 ne transmet que les variations quasi-statiques, il en résulte que le volume actif du ressort est constitué par la seule chambre de gaz 20. La raideur ou "dureté" C du ressort, ou encore la constante élastique de la chambre de gaz active 20, donc la constante élastique C du ressort de véhicule, est déterminée par C = F relation dans laquelle F est la surface efficace du piston hydraulique 15, p1 est la pression du gaz dans la chambre de gaz active 20, v est le volume de la chambre de gaz active 20, et est une constante. Par transvasement de quantités de liquide de l'accumulateur à vessie 32 à l'accumulateur à- vessie 33, et inversement, on peut modifier à volonté le volume de gaz V1 dans la chambre de gaz, la somme des volumes de gaz dans les deux chambres de gaz 20 et 21 restant constante, donc aussi la pression P1 du gaz. La raideur C du ressort change en modifiant le volume dynamiquement actif V1. Si la masse du véhicule varie; par exemple du fait du chargement, la pression P1 du gaz doit alors être adaptée à la masse modifiée du véhicule, afin que la fréquence propre du véhicule soit maintenue constante. Cela est obtenu au moyen du dispositif de remplissage et décharge 39, par apport ou décharge de liquide, vers les accummulateurs à vessie 32 et 33 ou hors de ceux-ci, selon qu'il s'agit d'un alourdissement ou d'un allégement de la charge du véhicule. La modification des caractéristiques d'élasticité peut être réalisée pendant la marche. L'amortissement peut en même temps être adapté à la caractéristique élastique modifiée, grâce à la valve d'amortissement réglable 30 sur la conduite 27. Ces deux réglages peuvent être effectués en fonction de paramètres quelconques désirés, par exemple par le conducteur désirant une caractéristique de suspension sportive ou souple, ou bien automatiquement par la vitesse du véhicule, l'inclinaison de celui-ci, ou les inégalités de la chaussée, ou par des éléments analogues. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS: 1. Ressort hydropneumatique pour véhicule automobile, comportant une jambe élastique qui relie une roue du véhicule à la carrosserie de celui- ci et qui présente un cylindre hydraulique dans lequel un piston hydraulique est mobile, ce ressort comportant un élément élastique présentant une chambre de liquide reliée au cylindre hydraulique et une chambre de gaz séparée de la chambre de liquide par une membrane, caractérisé en ce qu'une autre chambre de gaz (21) est reliée à la chambre de gaz (20) par un moyen restricteur (25) ne transmettant que des variations de pression quasiment statiques, en ce qu'un volume de liquide (37,38) séparé du volume de gaz est agencé dans chaque chambre de gaz (20, 21), et en ce que les deux volumes de liquide (37,38) sont reliés l'un à l'autre par un dispositif de refoulement (34). 2. Ressort selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'autre chambre de gaz (21) est intégrée dans l'élément élastique (13) dont elle est séparée par une cloison rigide (24) contenant un organe restricteur (25). 3. Ressort selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un volume de liquide (37,38) est relié à un accumulateur de liquide (42) par un dispositif (39) de remplissage et décharge. 4. Ressort selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque volume de liquide (37,38) est enfermé dans un accumulateur à vessie (32,33). 5. Ressort selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chambre de liquide (19) et le cylindre hydraulique (14) sont reliés par une valve d'amortissement (30) réglable opérant en parallèle de la valve d'amortissement (29). 6. Ressort selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la chambre de liquide (19) et le cylindre hydraulique (14) sont reliés par une valve anti-retour (31) qui est en parallèle des deux valves d'amortissement (29,30) et qui a une action d'arrêt dans le sens allant du cylindre hydraulique (14) à la chambre de liquide (19).