Brevet FR2582592A1 — publié le 19861205

DISPOSITIF DE NIVELLEMENT POUR SUSPENSION DE VEHICULE ET SYSTEME DE CORRECTION D'ASSIETTE COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF La présente invention se rapporte à un dispositif de nivellement pour un système de correction d'assiette d'une suspension de véhicule industriel, en particulier de la cabine de pilotage d'un tel véhicule, et vise aussi le systeme de correction d'assiette comportant un tel dispositif. Les dispositifs connus de ce genre présentent, de manière géné- rale, l'inconvénient de temps de réponse trop importants pour corriger les modifications d'assiette au roulis et au tangage due, en particulier, au freinage du véhicule et aux accélérations transversales en virage. Il en résulte des amplitudes de mouvement anormales en roulis et en tangage qui sont généralement atténuées par un raidissement de la suspension, ce qui est alors préjudiciable au confort, ou par l'addition de dispositifs anti-roulis, ce qui entraine un accroissement du poids et du prix. Dans un dispositif de correction d'assiette connu à ce jour, une masse est suspendue par l'intermédiaire d'un système élastique, comportant, de manière schématique, un ressort et un amortisseur, isolant cette masse d'une structure porteuse. La valeur moyenne de la distance séparant la masse de la structure est régulée par une valve dite "de nivellement" schématiquement constituée par une valve distributrice à trois voies, associée à un système élastique de commande assimilable à un ensemble ressort et amortisseur. Pour la correction de cette valeur moyenne, la valve de nivellement met en communication la chambre de pression d'un vérin de correction de hauteur disposé entre la masse et la structure, soit avec une source de fluide sous pression élevée, soit avec une source de fluide sous la pression de la bâche ou de l'atmosphère. Dans le cas d'une suspension oléopneumatique, le fluide est de l'huile et le vérin de correction de hauteur fait souvent partie d'un ressort de suspension pneumatique à masse de gaz constante, la correction de hauteur étant réalisée au moyen d'un débit d'huilez Dans le cas d'une suspension pneumatique à basse pression, le piston du vérin pneumatique délimite directement le ressort de suspension pneumatique et la valve de nivellement contrôle un debit d'air. Dans l'un et l'autre cas, le temps de reponse de la valve de nivellement doit être assez long pour diminuer la consommation du fluide agissant sur le piston du vérin de correction ou de nivellement car la plupart des perturbations agissant sur la suspension sont de courte durée. On peut obtenir ainsi un réglage des pertes de charge dans l'amortisseur à fluide, à deux niveaux différents, les choix du niveau d'amortissement, donc du temps de réponse, dépendant d'informations extérieures qui sont fonction des accélérations transversales et longitudinales. Pratiquement, ce temps de réponse défini par les caracteristiques du systeme élastique de commande est plusieurs fois superieur à la période propre de la suspension: à titre d'exemple, il peut être de l'ordre de 5 à 12 secondes. Comne on l'a déjà souligne, ce temps de réponse important entraîne divers inconvenients. L'un des but de l'invention est de proposer un dispositif de nivellement permettant de réaliser un système de correction d'assiette qui, en fonctionnement normal, se comporte comme les dispositifs connus, notamment en ce qui concerne la consommation d'énergie mais qui, dans le cas d'accélérations longitudinales ou transversales provoquant des mouvements de tangage ou de roulis, fonctionne avec un temps de réponse suffisamment faible pour reagir à l'application d'un coup de frein, d'un demarrage brutal, ou à la force centrifuge en virage. Le dispositif de nivellement selon l'invention, destiné notamment A un système de correction d'assiette de suspension de vehicule, comportant une valve de nivellement à trois voies actionnee par une liaison élastique et solidaire du piston d'un amortisseur de débattement à fluide, ledit piston étant mobile dans un cylindre qu'il divise en deux chambres entre lesquelles il ménage un passage de fuite contrôlée du fluide, est caractérise en ce qu'au moins une canalisation de court circuit présentant une perte de charge inférieure à celle dudit passage de fuite, relie les deux chambres et est contrôlée par une valve d'isolement, normalement fermée et dont l'ouverture est commandée par au moins un détecteur d'accélération pour une accélération du véhicule supérieure à un seuil donné.Le terme accélération est pris ici dans son sens mécanique le plus général, c'est-à-dire qu'il désigne touLes les variations de vitesse et comprend donc les accélérations positives et les accélérations négatives encore appelées décélérations. On utilise de préférence un détecteur d'accélération sensible à l'accélération transversale subie par le véhicule et un autre sensible à l'accélération longitudinale à laquelle le véhicule est soumis et les seuils d'accélération des détecteurs sont situés entre 0,05 g et 0,2 g, g étant l'accélération de la pesanteur. Les seuils d'accélération peuvent être différents selon qu'il s'agit d'une accélération transversale ou d'une accélération longitudinale et/ou de l'un ou l'autre sens, et en général, dans ce cas, le seuil d'accélération transversale est nettement plus faible que le seuil d'accélération longitudinale, de manière à corriger préférentiellement le roulis du véhicule. De même, le seuil de correction choisi dans un sens d'accélération peut viser à favoriser la correction de niveau par introduction de fluide sous pression plutot que la correction par décharge de ce fluide à la bâche ou à l'atmosphère où son énergie est perdue. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la valve d'isolement à détecteur d'accélération intégré est constituée par un organe d'obturation de la valve d'isolement tel qu'une bille ou un pointeau repoussé en position de fermeture sur un siège par un ressort tarF et constituant une masse suspendue sensible dans un sens à l'accé- lération longitudinale ou à l'accélération transversale du véhicule ou à une combinaison de ces deux directions d'accélération. En variante, l'organe d'obturation de la valve d'isolement est apte à ouvrir progressivement la section de la canalisation à partir du dépassement du seuil d'accélération et en fonction de l'amplitude de ce déplacement, ce qui permet de doser l'amortissement de la valve de nivellement en fonction des accélérations auxquelles est soumis le véhicule. Afin d'utiliser de telles valves d'isolement à détecteur d'accélération intégré, plusieurs canalisations de court-circuit munies chacune d'une valve d'isolement sont interposées en parallèle entre les deux chambres et le détecteur d'accélération de l'une de ces valves d'isolement est sensible à l'accélération transversale du véhicule dans un sens ou dans l'autre tandis que le détecteur d'accélération d'une autre valve d'isolement est sensible dans un sens ou dans l'autre à l'accélération longitudinale du véhicule. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs mieux de la description suivante, donnée en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de nivelle ment connu de l'art antérieur, comprenant une valve de nivellement; - la figure 2 montre une forme de réalisation d'un tel dispositif connu, dans le cas d'une suspension oleopneumatique; - la figure 3 est une vue schématique, en coupe, d'une forme de réalisation de la valve de nivellement de la figu re 1, comportant un tiroir hydraulique dont le dépiacement est freiné par un amortisseur hydrau lique; - la figure 4 montre le circuit de l'amortisseur d'une valve de nivellement ayant la structure genérale de celle de la figure 3, équipé selon l'invention;; - les figures 5 et 6 montrent deux valves dtisolement à inertie aptes à équiper, selon une variante de l'invention, le circuit de l'amortisseur de la figure 4. Le schéma de la figure 1 illustre une forme de réalisation d'un dispositif de suspension pneumatique selon l'art antérieur, dont dérive le dispositif selon l'invention. Selon le dispositif de la figure 1, une masse M est suspendue par l'intermédiaire d'un systéme élastique représenté par un ressort R et un amortisseur A, de manière à isoler mécaniquement cette masse M d'une structure S. La valeur moyenne de la distance entre M et S, soit H, est régulée par une valve V, dite de nivellement, schématiquement constituée par une valve distributrice à trois voies T, et un système élastique de commande, assimilable à un ressort r et un amortisseur a. Cette valve de nivellement V corrige la valeur moyenne de la distance H en mettant en communication, par une canalisation c, un vérin ou cylindre de correction de hauteur C, soit avec une source de fluide sous pression HP, soit avec une source à basse pression BP, qui peut être l'atmosphère. Il est en général prévu une valve de nivellement pour chaque vérin de suspension et un vérin de suspension pour chaque roue du véhicule. Dans le cas d'une suspension oléopneumatique, le fluide utilise est de l'huile et l'ensemble: amortisseur A, ressort R et cylindre de correction C, est souvent réalisé de la maniere schématisée à la figure 2. Dans ce cas, la cavité du cylindre de correction C qui reçoit le fluide de commande et à laquelle aboutit la canalisation e, est séparée par une membrane souple m, d'une cavité contenant une masse constante de gaz. La correction de hauteur est réalisée grace à un débit d'huile. Si, par contre, on a affaire à une suspension pneumatique à basse pression, le piston du cylindre de correction C est directement au contact du ressort pneumatique, et la valve de nivellement contrôle un écoulement d'air comprimé de suspension. Dans les deux cas, comme on l'a vu plus haut, le temps de réponse de la valve de nivellement doit être assez long pour diminuer la consommation de fluide sous pression des ressorts de suspension au cours des debattements de la suspension. La figure 3 illustre la forme de réalisation habituelle d'une valve de nivellement, telle qu'utilisée dans des dispositifs de suspension connus. Cette valve V comporte un tiroir hydraulique 10 mobile dans un cylindre 11, pour mettre alternativement en communication la canalisation e, reliée 3U cylindre correcteur C, avec les canalisations 12 et 13 reliées respectivement aux sources de fluide à haute pression HP et à basse pression BP. Dans le cas d'une suspension pneumatique pure, les tiroirs seraient avantageusement remplacés par des clapets appliques sur un siège. Le déplacement du tiroir hydraulique 10 est commande par le deplacement de la masse suspendue M (non représentée à la figure 3) par l'intermédiaire d'un élément elastique tel qu'un ressort 14. Le deplace- ment du tiroir 10 est freiné par un amortisseur à fluide D (ou dash-pot) constitué par un corps cylindrique 16, solidaire du cylindre 11, empli d'un fluide tel que de l'huile par exemple, dans lequel se déplace un piston 17, solidaire du tiroir 10, ménageant au fluide un passage de fuite contrôlée, schématisé par l'ouverture 18 dans le piston 17, entre les deux chambres 19 et 20 separées par ledit piston 17 dans le corps 16. Selon l'invention, on relie les deux chambres 19 et 20 de l'amortisseur D de la valve V par une canalisation de court-circuit 21 ayant une perte de charge symbolisée par l'étranglement 22, sur laquelle est disposée une valve d'isolement 23 (figure 5). Cette valve d'isolement 23, de préférence à commande électrique, est apte à ouvrir ou fermer la canalisation 21. En fonctionnement normal, la valve d'isolement 23 est fermée et la commande de cette valve d'isolement est reliée à un accéléromètre 24 de détection d'accélération transversale, relié à la masse M ou à la structure porteuse S qui, lorsque l'accélération transversale yT, dépasse un seuil yTS, est adapte à détecter ce dépassement et donne un ordre d'ouverture à la valve 23. Lorsque la valve d'isolement 23 est ouverte, le fluide d'amortissement peut alors s'écouler d'une chambre à l'autre de l'amortisseur D, à la fois par la fuite 18 et par la canalisation 21, ce qui permet de réduire le temps de réponse et de réagir à une impulsion de force centrifuge limitée dans le temps. De même, la commande de la valve d'isolement 23 est reliée à un accéléromètre 25, sensible à l'accélération longitudinale yL, et adapté, au-delà d'un seuil défini d'accélération longitudinale yLS, à donner un ordre d'ouverture à ladite valve d'isolement 23. Il est ainsi possible, par la réduction du temps de réponse, de corriger le tangage dû à un coup de frein. De manière pratique, on choisit les seuils d'accéléra- tion, TTS et yLS, entre 0,05 et 0,2g, g étant l'accélération de la pesanteur. Les seuils d'accélération transversale rTS et longitudinale yLS peuvent être différents, le seuil d'accélération transversale étant par exemple plus faible de façon à corriger préférentiellement le roulis du vehicule. Les caractéristiques de la fuite 18 et de la perte de charge 22 sont déterminées pour que le temps de réponse soit de l'ordre de plusieurs secondes lorsque la valve d'isolement 23 est fermée et de l'ordre de quelques dixièmes de seconde, de préférence 0,2 à 1 seconde, lorsque la valve 23 est ouverte. Pour que l'action de correction du roulis soit la plus efficace possible, on a intérêt à réaliser un temps de reponse court aussi petit que possible, la limite étant fonction de la capacité en débit de fluide sous pression du système d'alimentation et d'échappement de la valve de nivellement. En variante au dispositif selon l'invention, on commande l'ouverte ture de la canalisation 21 en fonction des dépassements des seuils d'accélération au moyen de valves d'isolement qui sont directement commandées par la force d'inertie d'une masse mobile, à l'encontre d'un moyen de rappel elastique. Par exemple, comme indiqué à la figure 5, une bille 30 est rappe lée par un ressort 31 sur un siège de clapet 32, dans un corps de valve 33, disposé en série sur la canalisation 21 grâce à deux orifices 34 et 35. Le ressort 31 est taré, c'est-à-dire présente une précharge en compression correspondant au seuil d'accélération déterminé, UTS ou rLS. L'avantage de cette disposition est de permettre une section d'ouverture du clapet croissante en fonction de l'accélération selon l'axe du clapet. Les deux valves à inertie correspondant aux accélérations respectives longitudinales et transversales peuvent être regroupes avec le tiroir hydraulique de la figure 3, dans un même ensemble. On notera qu'on peut obtenir un amortissement du mouvement de translation de la masse d'inertie 30 dans le corps de valve 33, en ajustant la forme de cette masse mobile à celle de ce corps. De plus, la section de passage libérée par le clapet est avantageusement rendue croissante en fonction du dépassement du seuil d'accé lération, ce qui permet d'adapter le temps de réponse du dispositif à l'intensité de la sollicitation qui délace la masse suspendue. Par exemple, on peut réaliser un clapet dont le coefficient de perte de charge décroît avec la course de la muasse d'inertie. C'est le cas de la valve d'isolement de la figure 6-dans laquelle la masse mobile 30', avec une extrémité tronconique en forme de pointeau 30a, découvre progressivement, au cours de son déplacement, une section croissante d'une ouverture 35' qui présente une forme allongee 36, selon une génératrice du corps cylindrique 33' dans lequel est guidée cette masse 30'. Lorsque l'on utilise des valves d'isolement 23 telles que celles illustrées par les figures 5 et 6 et où l'ouverture du clapet d'obturation est directement commandée par l'action de l'acceleration sur le clapet, cette accélération ne peut agir que dans un seul sens: celui qui est opposé à la force de réaction du ressort 31. On doit donc prevoir une valve d'isolement pour les accélérations positives et une-autre pour les accélérations négatives et ceci pour les accélérations transversales et pour les accélérations longitudinales. Ces diverses valves d'isolement équipéesde leur détecteur d'accélération intégré sont toutes montées en-parallèle et en court-circuit de l'étranglement 18 du piston 17.Les seuils de détection d'accélération peuvent être réglés à des valeurs différentes selon les valves afin d'obtenir divers effets de correction d'assiette tels que, par exemple, la correction préféren- tielle du roulis en prévoyant des seuils d'accélération plus faible pour les accélérations transversales que pour les accélérations longitudinales qui sont surtout sensibles au freinage. Pour obtenir un effet d'amortissement de la suspension du véhicule, on peut prévoir des seuils d'accélération plus faibles pour les accélérations négatives que pour les accélérations positives. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de nivellement pour un système de correction d'assiette de suspension de véhicule, comportant une valve de nivellement à trois voies actionnée par une liaison élastique et solidaire dU piston d'un amortisseur de débattement à fluide, ledit piston étant mobile dans un cylindre qu'il divise en deux chambres entre lesquelles il ménage un passage de fuite contrôlée du fluide, caractérisé en ce qu'au moins une canalisation de court-circuit (21) presentant une perte de charge inférieure à celle dudit passage de fuite (18), relie les deux chambres (19) et (20) et est contrôlée par une valve d'isolement (23), normalement fermee et dont l'ouverture est commandée par au moins un détecteur d'accélération (24), (25) pour une accélération du véhicule supérieure à un seuil donné. 2.- Dispositif de nivellement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valve d'isolement (23) est susceptible d'être commandée à l'ouverture par un detecteur d'accélération (24) sensible à l'accélération transversale subie par le véhicule, et par un détecteur d'accélération (25) sensible à l'accélération longitudinale subie par le véhicule. 3.- Dispositif de nivellement selon la révendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les seuils d'accélération des détecteurs sont situés entre 0,05 et 0,2g, g étant l'accélération de la pesanteur. 4.- Dispositif de nivellement selon a revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les seuils d'accélération sont différents selon qu'il s'agit d'une accélération transversale ou longitudinale et/ou d'un sens d'accélération ou du sens contraire. 5.- Dispositif de nivellement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le seuil d'accélération transversale est nettement plus faible que le seuil d'accélération longitudinale, de manière à corriger préférentiellement le roulis du véhicule. 6.- Dispositif de nivellement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérise en ce que la valve d'isolement (23) à détecteur d'accélération intégré est constitué par un organe d'obturation de la valve d'isolement (23) tel qu'une bille (30) ou un pointeau (30a) repoussé en position de fermeture sur un siège (32) par un ressort taré (31) et constituant une masse suspendue sensible dans un sens à l'accélération longitudinale ou à l'accélération transversale du véhicule ou à une combinaison de ces deux directions d'accélération. 7.- Dispositif d'isolement selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe d'obturation (30, 30a) de la valve d'isolement (23) est apte à ouvrir progressivement la section de la canalisation (21) à partir du dépassement du seuil d'accélération et en fonction de l'ampai- tude de ce déplacement. 8.- Dispositif d'isolement selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que plusieurs canalisations de court-circuit (21) munies chacune d'une valve d'isolement (23) sont interposées en paral léle entre les deux chambres (19 et 20) et en ce que le détecteur d'accélération (24) de l'une de ces valves d'isolement (23) est sensible à l'accélération transversale du vehicule dans un sens et/ou dans l'autre tandis que le détecteur d'accélération (25) d'une autre valve d'isolement (23) est sensible dans un sens et/ou dans l'autre à l'accélé- ration longitudinale du véhicule. 9.- Système de correction d'assiette de suspension de véhicule, dans lequel au moins une valve de nivellement munie d'un distributeur à trois voies isole la chambre de pression d'un verin de correction de hauteur ou bien la relie soit avec une source de fluide sous pression, soit à la bâche ou l'atmosphere, caractérise en ce que cette valve de nivellement coopere avec un dispositif de nivellement selon l'une des revendications 1 à 8.