Brevet FR2574717A1 — publié le 19860620

SUSPENSION PNEUMATIQUE POUR UN VEHICULE DONT LE POIDS EST SUPPORTE DIRECTEMENT EN PARTIE PAR LA CAISSE La présente invention se rapporte à une suspension pneumatique pour véhicule du type à support Macpherson et, plus particulièrement, à une suspension pneumatique pour véhicule du type à support Macpherson dans laquelle une partie du poids du véhicule est supportée directement par la caisse de celui-ci plutôt que par un manchon élastique pour le montage du support Macpherson. Le support standard pour les suspensions du type Macpherson comporte un amortisseur avec un organe intérieur en forme de tige et un organe cylindrique extérieur, un mécanisme connu en soi étant prévu entre les deux pour réaliser l'amortissement de leurs déplacements longitudinaux relatifs, l'extrémité inférieure de l'organe cylindrique extérieur étant fixée à un organe support de roue d'un véhicule sur lequel l'une des roues du véhicule est montée à rotation tandis que l'extrémité supérieure de l'organe intérieur en forme de tige qui fait saillie hors de l'extrémité supérieure de l'organe cylindrique extérieur, est reliée à la caisse du véhicule via un organe élastique tel qu'un manchon en caoutchouc.Afin de réaliser la fonction de suspension pneumatique pour supporter le poids du véhicule, le ressort pneumatique est interposé entre l'organe intérieur, en forme de tige, de l'amortisseur et l'organe cylindrique extérieur. Un organe tubulaire est prévu et fixé à sa partie supérieure d'une façon étanche aux gaz à la partie supérieure de l'organe intérieur en forme de tige tandis qu'un organe formant un diaphragme toroldal flexible appelé généralement diaphragme ou membrane roulante, est fixé de façon étanche aux gaz par sa circonférence extérieure à l'extrémité inférieure de cet organe tubulaire et par sa circonférence intérieure, à l'extrémité supérieure de l'organe cylindrique extérieur de l'amortisseur.On définit ainsi une chambre à volume de gaz variable entre le diaphragme roulant et l'organe tubulai re, en coopération avec l'organe intérieur en forme de tige et l'organe cylindrique extérieur de l'amortisseur, le diaphragme roulant prenant en section transversale la forme d'un J ou d'un U et cette chambre étant remplie d'un gaz tel que de l'air a une pression relativement élevée. Une force de réaction est ainsi exercée sur l'organe cylindrique exté- rieur de l'amortisseur dans la direction du bas par rapport à l'organe intérieur en forme de tige et cette force de réaction augmente d'autant plus que l'organe cylindrique extérieur est plus repoussé vers le haut le long de l'organe intérieur en forme de tige; et la partie en cause du poids de la caisse du vehicule est ainsi supportée par l'organe formant support de roue et finalement par la roue du véhicule. Cependant, un problème se pose avec ce type de suspension selon l'art antérieur et qui est dû au fait que l'organe élastique tel qu'un manchon en caoutchouc qui relie l'extrémité supérieure de l'organe intérieur, en forme de tige, de l'amortisseur à la caisse du véhicule doit supporter non seulement les efforts dus aux vibrations transmis à l'amortisseur et amortis par lui mais également l'effort de réaction du ressort pneumatique, c'est-à-dire la charge fixe et constante de cette partie du poids du véhicule qui est supportée par cette partie de la suspension ainsi que les forces élastiques supplémentaires transitoires dues aux rebonds du véhicule. I1 est ainsi impossible de réduire la rigidité de cet organe élastique afin de diminuer l'importance des vibrations transmises à la caisse du véhicule et il est, en conséquence, difficile d'améliorer la tenue de route et les qualités de roulage du véhicule. Afin d'améliorer la tenue de route du véhicule, il est souhaitable de réduire le coefficient d'élasticité du ressort pneumatique ce qui suppose que l'on augmente la taille de la chambre pneumatique mais, compte tenu de la nécessité de permettre un jeu suffisant entre le tube et la caisse du vehicule lorsque la suspension est à l'extrémité de son débattement, il est difficile d'augmenter suffisamment la taille de la chambre pneumatique selon l'art antérieur. L'un des buts de la présente invention est de proposer une suspension pneumatique pour véhicule qui permette de pallier les problemes qui viennent d'être exposés. Un autre but de la présente invention est de proposer une telle suspension pneumatique de véhicule qui n'exige pas que toutes les forces de réaction du ressort pneumatique soient supportées par l'assemblage de support supérieur de l'amortisseur. Un autre but de la présente invention est de proposer une suspension pneumatique pour véhicule de ce type qui permette de réduire la rigidité du manchon élastique destiné au montage de l'extrémité supérieure de l'amortisseur et qui permette de réduire la taille de ce manchon. Un autre but de la présente invention consiste à proposer une suspension pneumatique pour véhicule qui permette d'améliorer les caractéristiques de tenue de route et de roulage du véhicule et qui soit économique à fabriquer tout en pressentant une bonne fiabilité, en particulier dans le temps. Selon encore un autre but de la présente invention, on propose une suspension pneumatique de véhicule qui permette de réduire le coefficient d'élasticité de la suspension et qui permette d'augmenter la taille de la chambre pneumatique sans entrainer des difficultés de fabrication. Un autre but encore de la présente invention est de proposer une suspension pneumatique pour véhicule qui permette à une partie du poids du véhicule d'être supportée directement par la catisse du véhicule, sans passer par l'assemblage de support de l'amortisseur. Selon la présente inventions ces buts et d'autres sont obtenus à l'aide d'une suspension pneumatiojue destinée à transmettre à une roue d'un vehicule une partie du poils de la caisse de celui-ci et comportant: a) un amortisseur qui comprend un organe cylindrique extérieur et un organe intérieur en forme de tige, l'extrémité inférieure dudit organe cylindrique extérieur étant couplée à ladite roue et ledit organe intérieur en forme de tige étant mobile axialement par rapport audit organe cylindrique extérieur en exerçant une action d'amortissement entre ces deux organes, l'extrémité supérieure dudit organe intérieur en forme de tige faisant saillie vers le haut à partir de l'extrémité supérieure dudit organe cylindrique extérieur; b) un assemblage de support supérieur comportant: : bl) un premier organe tubulaire fixe à l'extrémité supérieure dudit organe intérieur en forme de tige dudit amortisseur; b2) un deuxieme organe tubulaire présentant un diamètre supérieur à celui du premier skne tubulaire, monte rigidement à la caisse dudit véhicule b3) un organe en forme de manchon réalisé en un matériau élasti que et fixé par sa partie intérieure audit premier organe tubulaire et par sa partie extérieure audit second organe tubulaire; et b4) un troisième organe tubulaire présentant un diametre supé rieur à celui du deuxième organe tubulaire, monté rigidement à la caisse dudit véhicule par son extrémité supérieure et entourant la partie supérieure dudit organe intérieur en forme de tige dudit amortisseur; et c) un organe en forme de diaphragme ou membrane roulante en un matériau élastique et présentant une forme annulaire en volute ou de révolution, sa périphérie intérieure étant reliée de façon étanche à la périphérie exterieure de ladite extrémité supérieure dudit organe cylindrique extérieur dudit amortisseur et sa périphé rie extérieure étant fixée de façon étanche à la périphérie de l'extrémité inférieure dudit troisieme organe tubulaire;; d) une chambre de pression étanche aux gaz étant définie entre ledit organe à diaphragme ou membrane roulante, ledit amortisseur, ledit troisieme organe tubulaire et ladite caisse du véhicule, le volume de cette chambre de pression étanche aux gaz variant lorsque ledit organe cylindrique extérieur dudit amortisseur se déplace axiale ment par rapport audit organe intérieur en forme de tige et par rapport à ladite caisse du véhicule. Grâce à ce mode de réalisation, la pression à l'intérieur de la chambre de pression étanche au gaz qui supporte la partie du poids du véhicule portée par cette suspension pneumatique, est supportee en partie directement par la caisse du véhicule, c'est-à-dire ntest pas complètement transmise via l'organe en forme de manchon. Il s'ensuit, que la charge sur l'organe en forme de manchon et sur l'assemblage de support supérieur est réduite dans son ensemble et que la rigidité de l'organe en forme de manchon peut être réduite sans diminuer la fiabilité de la suspension dans le temps et en améliorant ainsi la tenue de route du véhicule.Ainsi, du fait que l'une des extrémités du diaphragme roulant est fixée à la périphérie de l'extrémité inférieure du troisième organe tubulaire qui est fixé directement à la caisse du véhicule, la taille de la chambre de pression peut être augmentée par rapport au mode de réalisation classique, ce qui réduit le coefficient ou le degré d'élasticité du ressort pneumatique et améliore ainsi la tenue de route du véhicule.Par rapport au type de suspension pneumatique appelé "à sollicitation séparée", dans lequel un trou prévu dans la caisse pour recevoir le support supérieur est obturé du côté opposé du support supérieur à partir du diaphragme, par un organe formant chapeau ou couvercle fixé à la caisse du véhicule, le joint entre la caisse et le ressort pneumatique peut être rendu plus compact et ainsi par rapport à une suspension de ce type, la fiabilité par rapport aux fuites pneumatiques, est grandement améliorée. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture d'(n mode de réalisation, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé ou la figure unique est une coupe longitudinale d'un mode de réalisation de la suspension pour véhicule, selon l'invention. Le numéro de référence 1 désigne l'organe tubulaire extérieur d'un amortisseur de véhicule dont le corps tubulaire est désigné par 22 et la tige intérieure par la référence 2. On a représenté uniquement les parties supérieures de ces organes, mais la partie inférieure du corps tubulaire extérieur 22 de l'amortisseur est reliée à un organe support de roue non représenté, qui porte à rotation une roue de véhicule non représentée également, et qui est relié à un bras de suspension et à d'autres organes annexes de type connu. L'extrémité supérieure 3 de l'organe intérieur en forme de tige 2 de l'amortisseur 1, présente un diametre réduit et est couplée à la caisse 5 du véhicule par un assemblage de support supérieur 4. De façon détaillée, cet assemblage de support supérieur 4 comporte un collet ou manchon 6 fixé autour de l'extrémité supérieure 3 de l'organe intérieur en forme de tige 2, un organe tubulaire intérieur 9 qui est muni d'un trou qui traverse sa surface d'extrémité et qui est également fixé à l'extrémité supérieure 3 de l'organe intérieur en forme de tige 2 et en butée sur le collet 6, ainsi qu'une rondelle 7 et un écrou 8 qui sont montés à l'extrémité supérieure 3 de l'organe intérieur en forme de tige 2 et qui assemblent rigidement l'organe tubulaire intérieur 9 et le collet 6. Un organe tubulaire extérieur 10 est fixé à la caisse du véhicule 5 à l'aide de moyens qui seront explicités brièvement et il est prévu entre l'organe tubulaire intérieur 9 et l'organe tubulaire extérieur 10 un organe formant manchon annulaire 11 en un matériau élastique tel que du caoutchouc.La partie intérieure de cet organe en forme de manchon il est fixée à la partie extérieure de l'organe tubulaire intérieur 9 par un procédé tel que la vulcanisation et, de même, la partie extérieure de l'organe en forme de manchon 11 est fixée à la partie intérieure de l'organe tubulaire extérieur 10 par un procédé tel que la vulcanisation. L'organe intérieur en forme de tige 2 est ainsi couple élastiquement à la caisse du véhicule 5. Un organe de support de butée de rebond 12 est emmanché à force sur l'extrémité inférieure de l'organe tubulaire extérieur 10 et l'une des extrémités d'un organe tubulaire de butée de rebond 13 qui est montée autour de l'organe intérieur en forme de tige 2, est fixée à cet organe de support 12 à l'aide d'un adhésif ou similaire.Une pluralité de trous 14 sont percés à travers cet organe de support 12 pour assurer le libre passage du gaz comme ceci est nécessaire et sera expliqué brievement par la suite. Un premier organe tubulaire 15 définissant une chambre pneumatique 26 est réalisé en forme de tube court avec un fond annulaire 16 muni d'un trou central. Une pluralité de boulons 17 sont disposés à travers l'extrémité de fond 16 de cet organe tubulaire 15 et sont sondés de façon étanche à l'air (un seul de ces boulons 17 est visible sur le dessin) et ces boulons 17 s'étendent vers le haut à travers des trous prévus dans la caisse du véhicule 5 et des écrous 18 sont vissés sur ces boulons; le premier organe tubulaire 15 est ainsi rigidement fixé à la caisse du véhicule 5.L'organe tubulaire extérieur 10 de l'assemblage de support supérieur 4, traverse le trou central de l'extrémité du fond annulaire 16 de l'organe tubulaire 15 et ces éléments sont soudés l'un à l'autre de façon étanche à l'air, de telle façon que l'organe tubulaire extérieur 10 soit fixé rigidement à la caisse du véhicule 5. L'extrémité supérieure d'un second organe tubulaire 19 est soudée de façon étanche à l'air dans l'extrémité inférieure du premier organe tubulaire 15 et l'extrémité inférieure de ce second organe tubulaire 19 est quelque peu rétreinte et enveloppe vers le bas, d'une façon générale, l'extrémité supérieure de l'organe tubulaire extérieur 22 de l'amortisseur. Au bord inférieur du second organe tubulaire 19, est fixé par un organe annulaire 21, le bord extérieur d'un diaphragme ou d'une membrane roulante 20 d'un type connu en soi et réalisé en un matériau flexible tel que du caoutchouc ou un autre élastomère. Le rebord intérieur de la membrane roulante 20 est fixé par un autre organe annulaire 24 à l'extrémité supérieure d'un piston 23 qui est fixe à l'enveloppe extérieure 22 de l'organe tubulaire extérieur 1 de l'amortisseur. On définit ainsi une chambre étanche à l'air 26 de volume variable et qui est délimitée par le diaphragme ou la membrane roulante 20 qui prend une section transversale en forme de U telle que représentée sur la figure, par les premier et second organes tubulaires 15 et 19, par l'assemblage de support supérieur 4 et par l'organe tubulaire extérieur 22 de l'amortisseur 1.Cette chambre 26 est remplie d'air ou'un autre gaz à pression élevée et on réalise ainsi un ressort pneumatique 27 d'axe 25 confondu avec celui de l'amortisseur 1 et qui est-disposé entre l'organe tubulaire extérieur 22 de l'amortisseur (qui est relié à l'organe support de roue comme mentionné précédemment) et la caisse 5 du véhicule, et ce ressort pneumatique 27 repousse l'organe tubulaire extérieur 22 de l'amortisseur vers le bas de la figure par rapport caisse 5 du véhicule de façon à supporter la partie du poids du véhicule qui est portée par cette partie de la suspension du véhicule.Selon le concept de la présente invention en particulier, le diamètre d du diaphragme ou de la membrane roulante 20 et du piston 23 qui reçoit la pression effective, est plus grand que le diamètre extérieur D de l'organe 11 formant manchon annulaire de l'assemblage de support supérieur 4. Selon une variante de réalisation possible, l'organe tubulaire inférieur 19 peut être supprimé, et dans ce cas, le bord extérieur du diaphragme ou de la membrane roulante 20 est fixé directement au bord inférieur de l'organe supérieur tubulaire 15. Dans un tel mode de réalisation, le diaphragme roulant 20 prendrait une forme de section transversale en J. On obtiendraib ainsi les mêmes avantages et bénéfices qu'avec le mode de réalisation qui a été représenté. Lorsque cette suspension de véhicule est en service et que le véhicule se déplace sur une route ou un chemin de roulement, et qu'une irrégularité du chemin de roulement est transmise de la roue du véhicule à l'organe support de roue et de 1à, à l'organe tubulaire extérieur 22 de l'amortisseur, cet organe tubulaire extérieur 22 est poussé vers le haut le long de l'organe intérieur en forme de tige 2 sur une certaine distance, ce qui provoque une réduction du volume de la chambre 26 et augmente ainsi la pression du gaz contenu à l'intérieur de cette chambre, cette pression augmentant l'effort exercé vers le bas sur le piston 23 et l'organe tubulaire exterieur 22 par rapport à l'organe intérieur en forme de tige 2.Cet effet d'augmentation de pression limite ainsi le deplacement vers le haut de l'organe tubulaire extérieur 22 et de la roue du véhicule et supporte la caisse du véhicule par rapport à ladite roue. Si une vibration de relativement haute fréquence est transmise à l'organe tubulaire extérieur 22 à partir de la roue du véhicule, elle est absorbée par l'action d'amortissement du dispositif amortisseur non représenté et prévu à l'intérieur entre ledit organe tubulaire extérieur 22, entre celui-ci et l'organe interieur en forme de tige 2, et est ainsi partiellement amortie avant d'etre transmise à la caisse du véhicule.Le fait que l'extrémité supérieure 3 de l'organe en forme de tige 2 soit fixée à la caisse du véhicule 5 via l'assemblage de support supérieur 4, qui comporte l'organe élastique 11, fait qu'un degre supplémentaire d'atténuation des vibrations entre l'organe en forme de tige 2 et la caisse du véhicule, est disponible par suite de la flexibilité inhérente et de la friction interne de cet organe élastique 11. Si l'on prend pour valeur de la pression interne régnant dans la chambre 26 la valeur p, la force effective repoussant vers le bas l'organe tubulaire extérieur 22 de l'amortisseur 1 par rapport à l'organe intérieur en forme de tige 2 est égale à (s x p x d2)/4, tandis que la force due à la pression agissant vers le haut sur ?'organe en forme de manchon 11 de l'assemblage de support 4 (et qui est transmise par la caisse du véhicule) est égale à (r x p x D25/4, c'est à dire une valeur sensiblement inférieure.Il s'ensuit qu'une partie de la réaction élastique du ressort pneumatique, c'est-à-dire de la partie du poids du véhicule supportée par la roue en question, egale à (s x p x (d2-D2))/4 est supportée non pas par l'organe en forme de manchon 11 de l'assembla- ge de support supérieur 4 mais directement par la caisse du véhicule 5. Cette situation contraste favorablement avec celle des assemblages de suspension à support Macpherson de type classique dans lequel l'organe flexible en forme de manchon, qui correspond à l'organe en forme de manchon 11 de ces-types de réalisation, doit supporter toute la charge de la réaction du ressort pneumatique, c'est-à-dire du poids du véhicule, augmente le cas échéant des forces transitoires dues à l'action d'amortissement de l'amortisseur. Il s'ensuit que, dans le cas de la présente invention, l'organe en forme de manchon 11 peut être rendu beaucoup moins rigide et peut présenter une épaisseur moindre que dans le mode de réalisation selon l'art antérieur.Cet avantage signifie non seulement une réduction de cout mais également que la fonction d'atténuation des vibrations peut etre améliorée et, qu'en conséquence, la tenue de route et les qualités routières du véhicule peuvent également être améliorées. En outre, du fait que dans le cas d'une réalisation classique, l'extré- mité supérieure du premier organe tubulaire 15 est fixée à la partie supérieure de l'organe intérieur en forme de tige 2 de l'amortisseur alors que, selon la présente invention, ladite extrémité supérieure dudit premier organe tubulaire 15 est fixée directement à la caisse du véhicule, ceci signifie que dans le mode de réalisation selon la présente invention, la chambre pneumatique 26 peut etre plus grande que dans l'art antérieur, ce qui diminue ainsi le coefficient ou le taux d'élasticité du ressort pneumatique et améliore la tenue de route du véhicule. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'honime de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Suspension pneumatique pour une roue de véhicule dont la caisse comprend a) un amortisseur qui présente un organe cylindrique extérieur et un organe intérieur en forme de tige, l'extrémité inférieure dudit organe cylindrique extérieur étant couplée à ladite roue et ledit organe intérieur en forme de tige étant axialement mobile par rapport audit organe cylindrique extérieur en exerçant ainsi une action d'amortissement, la partie supérieure dudit organe intérieur en forme de tige faisant saillie vers le haut à partir de l'extré mité supérieure dudit organe cylindrique extérieur, caractérisée en ce qu'elle comporte b) un assemblage de support supérieur comprenant:: bl) un premier organe tubulaire (9) fixé à l'extrémité supérieu re (3) dudit organe intérieur en forme de tige (2) dudit amortisseur (1); b2) un deuxième organe tubulaire (10) de plus grand diamètre que ledit premier organe tubulaire (9) et rigidement fixe a la caisse (5) du véhicule; b3) un organe formant manchon (11) réalisé en un matériau elasti que et fixé par sa partie intérieure audit premier organe tubulaire (9) et par sa partie extérieure audit deuxième organe tubulaire (10); et b4) un troisième organe tubulaire (15, 19) de plus grand diametre que ledit second organe tubulaire (10), monté rigidement à ladite caisse (5) du véhicule par son extrémite supérieure (16) et entourant la partie supérieure dudit organe intérieur en forme de tige (2) dudit amortisseur (1); c) un organe (20) formant diaphragme ou membrane roulante, en un matériau élastique et présentant une forme annulaire de révolu tion, sa périphérie intérieure étant reliée de façon étanche à la périphérie exterieure de ladite extrémité supérieure dudit organe cylindrique extérieur (22) dudit amortisseur (1) et sa périphérie extérieure étant reliée de façon étanche à la periphérie de l'extrémité inférieure dudit troisième organe tubulaire (15, 19);; d) une chambre de pression étanche aux gaz (26) étant définie entre ledit organe à diaphragme ou membrane roulante (20)S ledit amor tisseur (1), ledit troisième organe tubulaire (15, 19) et ladite caisse du vehicule (5), le volume de ladite chambre de pression étanche aux gaz (26) étant susceptible de varier lorsque ledit organe cylindrique extérieur (22) dudit amortisseur (1) se déplace axialement par rapport audit organe interieur en forme de tige (2) et par rapport à la caisse du véhicule (5). 2.- Suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit organe formant manchon (11) présente une forme annulaire, est fixé de façon étanche aux gaz par sa périphérie intérieure à la périphérie extérieure dudit premier organe tubulaire (9) et est fixé de façon étanche aux gaz par sa périphérie extérieure à la périphérie intérieure dudit second organe tubulaire (10). 3.- Suspension pneumatique selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit organe formant manchon (11), ledit premier organe tubulaire (9) et ledit second organe tubulaire (10) forment une partie de la surface delimitant ladite chambre de pression étanche aux gaz (26). 4,- Suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe formant diaphragme ou membrane roulante (20) présente en section transversale une forme générale en U. 5.- Suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit organe formant diaphragme ou membrane roulante présente en section transversale une forme générale en J.