Brevet FR2604401A1 — publié le 19880401

L'invention concerne une suspension hydropneuma- tique pour véhicules automobiles comprenant au moins deux cylindres de ressorts télescopiques disposés dans la région des roues du véhicule entre la caisse du véhi- cule et les essieux, dans laquelle les cylindres de res- sorts télescopiques sont reliés à un accumulateur de pression par une conduite de fluide de pression, et o un piston d'amortisseur fixé à une tige de piston divise le cylindre de ressort télescopique en deux chambres de travail. On connaît des dispositifs amortisseurs pour suspensions hydropneumatiques de véhicules automobiles (par exemple DE-B-15 75 191, DE-A-23 22 997, DE-A- 31 11 410) dans lesquels il est prévu un élément amortis- seur dans la conduite de liaison entre un cylindre de ressort et un accumulateur de pression. Cet élément amor- tisseur sert à faire varier la force d'amortissement. Dans de tels systèmes, lors de la rentrée de la tige de piston (phase de compression), du fluide d'amortissement est refoulé positivement dans l'accumulateur de pression en franchissant l'élément amortisseur agencé dans la con- duite de liaison. Lors de l'extension de la tige de pis- ton (phase d'extension), le fluide d'amortissement, mis en mouvement par le gradient de pression existant entre l'accumulateur de pression et la chambre de travail du cylindre de ressort télescopique, revient au cylindre en franchissant l'élément amortisseur. Si la vitesse d'ex- tension du piston devient supérieure à la valeur à la- quelle la perte de charge dans l'élément amortisseur, qui varie avec le réglage de la caractéristique force- vitesse de l'élément amortisseur, est égale à la pres- sion principale du circuit qui règne dans l'accumulateur à cet instant, le cylindre de ressort télescopique perd son aptitude à la transmission de la force. Ceci résulte du fait que, dans la chambre de travail, il s'établit une dépression à laquelle du gaz se dégage du fluide d'amortissement. La formation de bulles de vapeur qui se produit alors dans le cylindre de travail conduit à d'im- portantes perturbations du fonctionnement du dispositif d'amortissement. Le but de l'invention est de donner à une sus- pension hydropneumatique dans laquelle les cylindres de ressorts télescopiques sont en liaison avec un accumula- teur de pression par une conduite de fluide de pression une configuration qui permette d'obtenir une modulation additionnelle de la force d'amortissement au moyen de la conduite de fluide de pression, et dans laquelle l'apti- tude à la transmission des forces reste conservée dans toutes les conditions de travail, en particulier dans le cas o la tige de piston sort rapidement (phase d'exten- sion). Pour résoudre ce problème, il est prévu selon l'invention que la section de passage de la conduite de fluide de pression peut être commandée par un élément amortisseur et qu'il est prévu, dans une dérivation bran- chée en parallèle avec l'élément amortisseur, une soupa- pe qui comprend un siège de soupape et un élément de com- mande mobile en translation axiale, qui coopère avec le siège de soupape, l'élément de commande présentant, pour la commande, des surfaces qui déplacent axialement l'élé- ment de commande si la pression tombe au-dessous d'une pression prédéterminée dans l'une des deux chambres de travail, de sorte que la dérivation s'ouvre. Dans cette configuration, un avantage consiste en ce que l'aptitude du cylindre de ressort télescopique à la transmission des forces reste garantie dans toutes les conditions de fonctionnement puisque, en présence d'une extension rapide de la tige de piston, le courant de fluide de pression ne décroche pas. En effet, dans cette situation, la dérivation établie entre l'accumula- teur de pression et le cylindre de ressort télescopique s'ouvre, de sorte qu'il ne peut pas s'établir de dépres- sion dans la chambre de travail du cylindre de ressort télescopique. Pour obtenir une commande additionnelle de la force d'amortissement, connectée en série avec les cla- pets d'amortissement contenus dans le cylindre de res- sort télescopique, et selon une autre caractéristique es- sentielle, il est prévu d'utiliser comme élément amortis- seur, la conduite de fluide de pression, laquelle présen- te alors une section correspondant à un étranglement, ou bien une soupape qui comporte des perçages d'étrangle- ment chargés par des ressorts. Dans une forme de réalisation de l'invention, et selon une caractéristique préférée, il est prévu com- me élément amortisseur, un dispositif amortisseur varia- ble réglable. Selon une autre forme de réalisation de l'inven- tion, l'élément de commande de la soupape présente au moins une surface chargée par la pression de l'une des chambres de travail et au moins une surface chargée par la pression de l'accumulateur de pression. Un avantage consiste en ce que, grâce aux relations de configuration établies entre les surfaces, et en agissant sur les rap- ports des pressions qui les chargent respectivement, on peut choisir un point d'ouverture prédéterminé pour la dérivation. Dans une forme de réalisation de l'invention, l'élément de commande présente une surface chargée par la pression atmosphérique en tant qu'assistance pour les surfaces chargées par les pressions de l'accumulateur de pression et de la chambre de travail. Par ailleurs, il est prévu que l'élément de com- mande présente un ressort qui agit dans la position de fermeture. Dans une forme avantageuse de réalisation de l'invention, l'élément amortisseur et la soupape sont agencés dans un même appareil. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une représentation schématique d'une suspension hydropneumatique dans laquelle il est prévu une dérivation dans la conduite de liaison entre le cylindre du ressort télescopique et l'accumulateur de pression; la figure la représente un détail correspondant à une variante de réalisation; la figure 2 est un schéma de principe tel que celui déjà représenté sur la figure 1, avec cette diffé- rence qu'il est prévu, d'une part, un élément amortis- seur dans la conduite de liaison entre le cylindre de ressort télescopique et l'accumulateur de pression et, d'autre part, une soupape dans la dérivation; la figure 3 représente en coupe la soupape pré- vue dans la dérivation; la figure 4 représente une autre variante d'une soupape prévue dans la dérivation; la figure 5 représente également une variante d'une soupape prévue dans la dérivation; la figure 6 représente un élément amortisseur réglable intercalé dans la conduite de liaison entre le cylindre de ressort télescopique et l'accumulateur de pression, et une soupape montée dans la dérivation cor- respondante, cet élément et cette soupape étant tous deux agencés dans un même appareil; la figure 7 est un schéma de principe représen- tant la soupape dans son utilisation dans un circuit de correction d'assiette. Le schéma de la figure 1 représente essentielle- ment un cylindre de ressort télescopique 1 et un accumu- lateur de pression 7, qui sont reliés par une conduite de fluide de pression 16 dans une dérivation de laquelle est agencée une soupape 9. L'ensemble peut constituer un circuit de correction d'assiette qui comprend un correc- teur d'assiette 19, une pompe 20 et un réservoir 13. Le cylindre de ressort télescopique 1 est constitué par un amortisseur monotube, la tige de piston 2 portant un pis- ton d'amortisseur 3 qui divise le cylindre en deux cham- bres de travail 4 et 5, cependant que, dans le piston d'amortisseur, sont prévus des canaux de laminage qui engendrent une force d'amortissement grâce à des clapets correspondants. Une conduite de fluide de pression 16 interpo- sée entre l'accumulateur de pression 7 et le cylindre de ressort télescopique 1 possède une section qui corres- pond à un étranglement ou bien, comme on l'a représenté sur la figure la, cette conduite comprend un tronçon pos- sédant une section correspondant à un étranglement. En parallèle avec la conduite de fluide de pression 16, est prévue une soupape 9, montée dans une dérivation, et cet- te soupape est représentée en détail sur les figures 3 à 6 et sera décrite dans la suite. La figure 2 représente un exemple de réalisa- tion qui correspond en principe à la figure 1, avec cet- te différence qu'il est prévu dans la conduite de fluide de pression 16 un élément amortisseur 8 qui comprend des perçages d'étranglement 18 chargés par des ressorts et destinés à étrangler le fluide d'amortissement. A tous autres égards, cette forme de réalisation correspond à la suspension hydropneumatique représentée sur la figure 1. Sur la figure 3, on a représenté en coupe une soupape 9 qui est agencée dans une dérivation branchée en parallèle avec la conduite de fluide de pression 16 qui relie l'accumulateur de pression 7 au cylindre de ressort télescopique 1. La soupape 9 est équipée d'un élément ou tiroir de commande 10 qui est monté pour cou- lisser axialement dans le corps 21, dans un perçage 22. 6 2604401 La surface Al servant pour la commande est chargée par la pression de la chambre de travail, la surface A2 par la pression de l'accumulateur de pression 7 et la surfa- ce A3 par la pression atmosphérique. Les surfaces Al, A2, A3 qui sont ainsi chargées par des pressions sont calculées de manière que l'élément de commande 10 se dé- place axialement dès que la pression régnant dans le cy- lindre 1 diminue dans une certaine mesure relativement à la pression régnant dans l'accumulateur 7, de sorte que la liaison de dérivation entre l'accumulateur de pres- sion 7 et la chambre de travail 4 du cylindre de ressort télescopique 1 est ainsi ouverte. Cette pression d'ouverture est définie par: P cylindre = P accumulateur x A2/A1 avec pour condition que A2 = Al - A3. Dès que la pression régnant dans la chambre de travail 4 décroît par rapport à la pression régnant dans l'accumulateur de pression 7 selon le facteur A1/A2., l'élément de commande 10 se déplace, et la liaison d'écoulement est ouverte entra le canal 23 et le canal 26, en passant par la cavité 24, le long du siège de sou- pape 15, et par la cavité 25. La garniture d'étanchéité 14 sert à isoler l'élément de commande 10 de l'atmosphè- re à joint étanche. Le rapport de surfaces A1/A2 est choisi de ma- nière à éviter la formation d'une dépression dans la chambre de travail 4 du cylindre 1 du ressort télescopi- que, même compte tenu du frottement de la garniture d'étanchéité 14. Sur la figure 4, on a représenté une soupape 9, dans laquelle l'élément de commande 10 est ici aussi mon- té mobile en translation axiale dans un perçage 32; ici, la pression de l'accumulateur de pression 7 et la pression de la chambre de travail 4 du cylindre de res- sort télescopique 1 agissent sur des surfaces mutuelle- ment opposées. La surface A1 est chargée par la pression de la chambre de travail 4, la surface A5 par la pres- sion de l'accumulateur de pression 7 et la surface A4 par la pression atmnosphérique. L'élément de commande 10 est soumis à la loi consistant en ce que la pression d'ouverture régnant dans le cylindre est égale à: P cylindre = P accumulateur x A5/A1, avec pour condition que A5 = AI - A4. La figure 5 montre une autre variante de la sou- pape 9, dans laquelle le siège 15 de la soupape 9 se trouve sur un élément obturateur 12 relié à l'élément de commande 10 par l'intermédiaire d'un ressort 11. En rai- son- de la position des surfaces A2, A3, A5 chargées par la pression qui résulte de la construction, le point d'ouverture de l'élément de commande 10 de la soupape 9 est situé de telle manière qu'on ait: P cylindre = P accumulateur x (A2 - A5)/A2. Ici, la surface A2 est chargée par la pression de l'accumulateur de pression 7, la surface A3 par la pression atmosphérique et la surface A5 elle aussi par la pression de l'accumulateur de pression. Lorsque l'élé- ment obturateur 12 s'ouvre, le fluide d'amortissement s'écoule par le canal 23 et par la cavité 24, il fran- chit le siège de soupape 15 pour pénétrer dans la cavité , puis par le canal 26, il gagne la chambre de travail 4 du cylindre ressort télescopique 1. Si l'on accepte un petit courant de fuite d'huile entre l'élément de comman- de 10 et l'élément obturateur 12, cette forme de réalisa- tion de la soupape 9 permet d'obtenir un comportement d'ouverture et de fermeture exempt de frottement et par conséquent exempt d'hystérésis. La figure 6 représente l'intégration d'un élé- ment amortisseur 8 et d'une soupape 9 dans un appareil commun 27. Ici, l'accumulateur de pression 7 est relié au cylindre de ressort télescopique 1 par l'intermédiai- re d'une conduite de fluide de pression 16. Le canal 23 est disposé côté accumulateur de pression et le canal 26 côté chambre de travail. Lorsque la dérivation 17 est fermée, le fluide d'amortissement s'écoule entre les ca- naux 23 et 26 en franchissant les soupapes 28 et/ou les perçages d'étranglement 18. Au contraire, si la pression régnant dans la chambre de travail 4 du cylindre 1 tombe au-dessous de la valeur P cylindre = P accumulateur x A2/A1 le tiroir de commande 10 se déplace axialement et ouvre la communication entre les canaux 23 et 26. Sur la figure 7, on a représenté la construc- tion schématique d'une suspension hydropneumatique dans laquelle la chambre de travail 4 du cylindre de ressort télescopique 1 est reliée par la conduite de fluide de pression 16, d'une part, à l'accumulateur de pression 7 à travers l'élément amortisseur 8, et, d'autre part, au réservoir 13, à travers la soupape 9. Lorsque la pres- sion régnant dans la chambre de pression 4 tombe au-des- sous de la valeur de la pression régnant dans l'accumula- teur de pression 7, la soupape 9 s'ouvre et le fluide d'amortissement qui doit alors affluer dans la chambre de travail 4 peut arriver directement du réservoir 13. A tous autres égards, la soupape 9 correspond en principe (à l'exception de la surface chargée par la pression de l'accumulateur) aux exemples de réalisation représentés sur les figures 3 à 5. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I CA TI 0 N S 1 - Suspension hydropneumatique pour véhicules automobiles comprenant au moins deux cylindres de res- sorts télescopiques disposés dans la région des roues du véhicule, entre la caisse du véhicule et les essieux, dans laquelle les cylindres de ressorts télescopiques sont reliés à un accumulateur de pression par une condui- te de fluide de pression et un piston d'amortisseur fixé à une tige de piston divise le cylindre de ressort téles- copique en deux chambres de travail, caractérisée en ce que la section de passage de la conduite de fluide de pression (16) peut être commandée par un élément amortis- seur (8) et qu'il est prévu, dans une dérivation (17) branchée en parallèle avec l'élément amortisseur (8), une soupape (9) qui comprend un siège (15) et un élément de commande (10) mobile en translation axiale, qui coo- père avec le siège de soupape (15), l'élément de comman- de (10) présentant, pour la commande, des surfaces qui déplacent axialement l'élément de commande (10) si la pression tombe au-dessous d'une pression prédéterminée dans l'une des deux chambres de travail (4, 5), de sorte que la dérivation (17) s'ouvre. 2 - Suspension hydropneumatique selon la reven- dication 1, caractérisée en ce que la conduite de fluide de pression (7) comprend,comme élément amortisseur (8), une section qui correspond à un étranglement. 3 - Suspension hydropneumatique selon la reven- dication 1, caractérisée en ce qu'il y est prévu, comme élément amortisseur (8), une soupape qui présente des perçages d'étranglement (18) chargés par des ressorts. 4 - Suspension hydropneumatique selon la reven- dication 1, caractérisée en ce qu'il y est prévu, comme élément amortisseur (8), un dispositif amortisseur varia- ble réglable. - Suspension hydropneumatique selon la reven- dication 1, caractérisée en ce que l'élément de commande (10) de la soupape (9) présente au moins une surface (Ai) chargée par la pression de l'une des chambres de travail (4, 5) et au moins une surface (A2, A5) chargée par la pression de l'accumulateur de pression (7). 6 - Suspension hydropneumatique selon la reven- dication 5, caractérisée en ce que l'élément de commande (10) présente une surface (A3, A4) chargée par la pres- sion atmosphérique. 7 - Suspension hydropneumatique selon la reven- dication 1, caractérisée en ce que l'élément de commande (10) présente un ressort (11) qui agit dans la position de fermeture. 8 - Suspension hydropneumatique selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'élément amortisseur (8) et la soupape (9) sont agencés dans un même appa- reil.