Brevet FR2633879A1 — publié le 19900112

La présente invention concerne une suspension hydropneumatique avec amortisseur et correcteur automatique d'assiette incorporés, utilisable notamment pour la suspension de motocycles ou de véhicules auto biles, du type comprenant un cylindre de suspension ayant un corps cylindrique principal et une tige cylindrique creuse, qui est montée coulissante de manière étanche dans l'alésage d'un guide annulaire placé à une extrémité du corps cylindrique principal et dont l'extrémité interne porte un piston, lequel coulisse dans l'alesage dudit corps cylindrique principal et définit avec lui une chambre de travail a volume variable remplie d'un fluide hydraulique, un accumulateur de pression hydropneumatique, qui est disposé. autour du corps principal du cylindre de suspension concentriquement a ladite chambre de travail, un dispositif de régulation de pression a double sens de circulation du fluide hydraulique, qui relie ladite chambre de travail å l'accumulateur de pression, et un dispositif correcteur d'assiette comportant un réservoir de fluide hydraulique, une pompe hydraulique haute pression reliée hydrauliquement audit réservoir au travers d'un clapet d'aspiration et a ladite chambre de travail au travers d'un clapet de refoulement, les deux clapets étant nontés sur l'ensemble piston-tige cylindrique creuse, et au moins un passage qui est formé dans le corps cylindrique principal et qui, dans une position axiale relative predéterminée du piston et dudit corps cylindrique principal, met la chambre de travail en communication avec le réservoir. Les suspensions hydropneumatiques ou oléopneumatiques du type défini ci-dessus sont bien connues et sont notamment décrites dans le brevet français FR 1 551 873. Des suspensions similaires, quoique légèrement différentes sont également décrites dans les brevets Francais FR-1 579 331, 2 207 563 et 2 541 633, dans les brevets Allemands DE-1 555 126, 2 356 802, 2 944 831, 3 004 307 et 3 122 272, dans le brevet Américain US-3 149 831 et dans le brevet Européen EP-0 059 621. Dans les suspensions connues de ce type, le piston de la pompe haute pression est constitué par une tige centrale, dont l'une des extrémites est fixée à une extrémité du corps cylindrique principal, et qui s'étend coaxialement a l'intérieur dudit corps cylindrique jusque dans la tige cylindrique creuse, dont la cavité intérieure forme la chambre de travail de la pompe haute pression. Une telle construction nécessite l'apport d'un grand nombre de pièces mécaniques pour assurer la liaison des divers organes constituant la pompe haute pression. L'utilisation de ces pièces mécaniques de liaison a pour inconvénient de compliquer la construction et la technologie de l'ensemble constituant la suspension. Tout cela a une incidence certaine sur la fiabilite et sur le cout de fabrication de la suspension. La présente invention a pour but de remedier a ces inconvénients. A cet effet, la suspension hydropneumatique de la présente invention est caractérisée en ce que le piston de la pompe haute pression est constitué par le piston de la tige cylindrique creuse et a une section active formée par la section annulaire differentielle entre le diamètre du piston de la tige cylindrique creuse et le diamétre de ladite tige, en ce que la chambre de travail de la pompe haute pression est délimitée par ladite section annulaire, par l'alésage intérieur du corps cylindrique principal, par la surface extérieure de la tige cylindrique creuse et par la face interne du guide de ladite tige, et en ce que le réservoir de fluide hydraulique est formé à l'intérieur de la tige cylindrique creuse. Suivant une forme préférée d'exécution de la présente invention, le clapet d'aspiration et le clapet de refoulement de la pompe haute pression sont disposés l'un à la suite de l'autre dans un passage qui s'étend axialement dans le piston de la tige cylindrique creuse depuis la chambre de travail du cylindre de suspension jusque dans le réservoir de fluide hydraulique dans la tige cylindrique creuse.Dans ce cas, la chambre de travail de la pompe haute pression peut communiquer avec ledit passage axial par au moins un passage qui s'étend radialement dans le piston et qui débouche a son extrémité interne dans le passage axial entre le clapet d'aspiration et le clapet de refoulement, et à son extrémité externe dans une rainure qui s'étend longitudinalement dans la surface périphérique du piston å partir de l'extrémité externe dudit passage radial vers la chambre de travail de la pompe haute pression. Le piston peut en outre comporter dans sa surface périphérique une gorge circulaire entre deux joints annulaires d'étanchéité espacés axialement, ladite gorge communiquant avec le réservoir de fluide hydraulique par au moins un autre passage radial et par un passage longitudinal, qui sont formes dans le piston.Dans ce cas, ledit passage du corps cylindrique principal peut être constitué par au moins une rainure, qui s'étend longitudinalement dans l'alésage intérieur dudit corps cylindrique principal depuis un point situé approximativement à mi-longueur dudit alésage vers le guide de la tige cylindrique creuse.Dans ces conditions, lorsqu'au cours d'une phase de détente de la suspension celui des deux joints annulaires d'étanchéité du piston qui est le plus proche de la chambre de travail du cylindre de suspension passe au dela dudit point situé à mi-longueur de l'alésage du corps cylindrique principal en direction du guide de la tige cylindrique creuse, la chambre de travail du cylindre de suspension est mise en communication avec le réservoir de fluide hydraulique au travers de ladite rainure longitudinale de l'alésage, ladite gorge circulaire, ledit autre passage radial et ledit passage longitudinal du piston, de façon à régler automatiquement le niveau de la suspension et, par voie de conséquence, l'assiette du véhicule équipée de cette suspension. Il est a noter que dans la suspension de l'invention, les phases de refoulement et d'aspiration de la pompe haute pression sont inversées par rapport a celles des suspensions connues du type susindiqué. En effet, dans le cas de la suspension de la présente invention, l'aspiration du fluide hydraulique du réservoir vers la chambre de travail de la pompe haute pression se produit lors des mouvements de compression de la suspension, c'est-à-dire quand la tige cylindrique creuse rentre dans le cylindre de suspension, et inversement les phases de refoulement se produisent pendant les mouvements de détente de la suspension, c'est-à-dire quand la tige cylindrique creuse sort du cylindre de suspension. Au contraire, dans les suspensions connues du type susindiqué, les phases d'aspiration se produisent pendant les mouvements de détente de la suspension, et les phases de refoulement pendant les mouvements de compression. La nouvelle conception de la suspension de la présente invention permet de supprimer la tige centrale qui, dans les suspensions connues, servait de piston pour la pompe haute pression. Il en résulte que tous les éléments qui devaient être auparavant prévus pour relier ladite tige centrale au cylindre de suspension sont également supprimés.En outre, étant donné que la chambre de travail de la pompe haute pression ne se trouve plus å l'intérieur de la tige cylindrique creuse, mais entre celle-ci et l'alésage du corps cylindrique principal, l'espace ainsi libéré dans la tige cylindrique creuse peut être utilisé pour former, comme cela a déJå été indiqué plus haut, le réservoir de fluide hydraulique pour la pompe haute pression, réservoir qui, dans les suspensions connues, était disposé concentriquement autour du corps cylindrique principal.Il en résulte que les parcours suivis par le fluide hydraulique depuis le réservoir Jusqu'd la chambre de travail de la pompe haute pression et depuis cette chambre de travail jusqu'a la chambre de travail du cylindre de suspension peuvent être notablement simplifiés et leurs longueurs sensiblement raccourcies, entraînant ainsi une simplification notable de la suspension. Cette simplification et la réduction du nombre de pièces mécaniques permet de réduire le coût de fabrication de la suspension et d'améliorer sa fiabilité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux au cours de la description qui va suivre d'une forme d'exécution donnée en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une suspension hydropneumatique conforme à la présente invention, dans un état non chargé, c'est-a-dire avant le montage de la suspension sur un véhicule. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale montrant la suspension de la figure 1 a l'état chargé, la partie gauche de la figure correspondant a une phase de détente de la suspension, tandis que la partie droite de la figure correspond à une phase de compression de ladite suspension. La figure 3 montre la suspension de la figure 1 dans la position correspondant à une hauteur d'assiette prédéterminée. La suspension hydropneumatique 1 représentée sur les dessins comprend un corps cylindrique principal 2 ayant un alésage 3 de section Sl, dans lequel coulisse un piston 4, également de section S1. Le piston 4 est pourvu de deux joints annulaires d'étanchéité 5 disposés dans des gorges circulaires formées dans la surface périphérique du piston 4. Chacun des deux joints d'étanchéité 5 peut être par exemple constitué par un segment d'étanchéité semblables à ceux utilisés pour les pistons des moteurs à combustion interne, ou par un joint annulaire en matière élastomère ou encore par la combinaison d'un segment d'étanchéité et d'un joint en matière élastomére. Le piston 4 est porté par une tige cylindrique creuse 6, de section S2 plus petite que Si, qui est montée coulissante dans un guide 7. L'étanchéité entre la tige 6 et le guide 7 est assurée par des joints 8 et 9. La différence de section zS=Sl-Ss entre le piston 4 et la tige creuse 6 définit la section active d'un piston de pompe haute pression. Ainsi, il est formé entre l'alésage 3 du corps cylindrique principal 2 et la surface cylindrique de la tige creuse 6, entre le piston 4 et le guide 7, une chambre annulaire 11, qui forme la chambre de travail de la pompe haute pression. Le volume intérieur 12 de la tige creuse 6 est rempli de fluide hydraulique et forme un réservoir de fluide hydraulique pour la pompe haute pression. Cette dernière comporte un clapet d'aspiration 13 et un clapet de refoulement 14. De préference, comme montré dans les dessins, le clapet d'aspiration 13 et le clapet de refoulement 14 sont disposés l'un a la suite de l'autre dans un alésage 15 & plusieurs diamètres étagés, qui traverse axialement de part en part le piston 4 depuis la chambre de travail 16 du cylindrique de suspension jusqu'à la chambre 12 du réservoir de fluide hydraulique. Le plus grand diamètre de l'alésage 15 se trouve du côté de la chambre 16, tandis que le plus petit diamètre de l'alésage 15 se trouve du côté de la chambre 12.Dans une forme d'exécution particulièrement simple, chacun des deux clapets 13 et 14 peut être constitué par une bille, la bille du clapet 13 étant sollicitée élastiquement contre sonsiège par un ressort 17 qui s'appuie sur la bille du clapet 14, laquelle est elle-meme sollicitée élastiquement contre son siège par un ressort 18, qui s' appuie sur un anneau de retenue 19 clipsé dans une gorge circulaire dans l'alésage 15 du piston 4. La chambre de travail 11 de la pompe haute pression communique avec l'alésage 15 par au moins un passage 21, qui s'étend radialement dans le piston 4 et qui débouche, à son extrémité interne, dans l'alésage 15 entre les clapets 13 et 14 et, a son extrémité externe, dans une rainure 22. La rainure 22 s'étend longitudinalement dans la surface périphérique du piston 4 à partir de l'extrémité externe du passage radial 21 jusqu'a la chambre de travail 11 de la pompe haute pression. On notera que les deux Joints d'étanchéité 5 sont disposés de manière å ne pas interférer avec le passage 21 et la rainure 22. Ainsi, quand la tige creuse 6 penétre dans le corps cylindrique principal 2, le clapet 13 permet l'aspiration du fluide hydrauliaque contenu dans la chambre 12 du réservoir vers la chambre de travail 11 de la pompe haute pression, au travers du passage 21 et de la rainure 22. Inversement, quand la tige creuse 6 sort du corps cylindrique principal 2, le fluide hydraulique précédemment aspiré dans la chambre de travail 11 est refoulé par le piston 4, au travers de la rainure 22, du passage 21 et du clapet de refoulement 14, vers la chambre de travail 16 du cylindre de suspension. La chambre 12 du reservoir de fluide hydraulique est séparée du milieu extérieur par un élément mobile de compensation 23. Comme montré dans- les dessins, la chambre 12 du réservoir a une section transversale occupant la totalité de la section intérieure de la tige creuse 6. Dans ce cas, l'élément mobile de compensation 23 peut être par exemple constitué par un piston pouvant coulisser dans la chambre 12 à l'intérieur de la tige creuse 6. L'étanchéité entre le piston 23 et la tige 6 étant assurée par un joint annulaire 24. Le piston 23 est compensé dans ses mouvements par un ressort 25 qui s'appuie sur un tenon de fixation 26, qui obture l'extrémité externe de la tige creuse 6. Le tenon de fixation 26 comprend éventuellement un orifice d'évent 27, permettant de mettre a la pression atmosphérique la chambre 28 qui est située entre le piston 23 et le tenon 26 et qui contient le ressort 25. A titre de variante, on notera que le piston 23 peut être remplacé par exemple par un manchon cylindrique en une matière élastomère, disposé coaxialement a l'intérieur de la tige creuse 6 et divisant le volume intérieur 12 de celle-ci en deux compartiments concentriques, å savoir un compartiment intérieur rempli de fluide hydraulique et formant le réservoir de fluide hydraulique de la pompe haute pression, et un compartiment annulaire extérieur rempli d'air ou d'un gaz a basse pression ou a la pression atmosphérique. De façon connue, un dispositif d'amortissement 29 est prévu d l'extrémité du corps cylindrique principal 2 opposée au guide 7. Le dispositif d'amortissement 29 comprend un porte-clapet 31, fixé au moyen d'une vis 32 sur un corps cylindrique creux 33, dont l'extrémité inférieure est pourvue d'un tenon de fixation 34. Le porte-clapet 31 ferme l'extrémité correspondante du corps cylindrique principal 2. Des passages 35 et 36 sont formes dans le porte-clapet 31, et des rondelles élastiques 37 et 38 sont associées respectivement aux passages 35 et 36, lesdites rondelles fermant les passages correspondants quand la suspension est au repos.Pendant les phases de compression de la suspension, les rondelles élastiques 38 assurent la régulation du débit du fluide hydraulique de la chambre 16 vers la chambre 39 située entre le porte-clapet 31 et le fond du corps cylindrique extérieur 33, tandis que pendant les phases de détente de la suspension, les rondelles élastiques 37 assurent la régulation du debit du fluide hydraulique de la chambre 39 vers la chambre 16, assurant ainsi un amortissement dans les deux sens de mouvement de la suspension. Le corps cylindrique extérieur 33 a un diamètre intérieur plus grand que le diamètre extérieur du corps cylindrique principal 2, et il délimite avec ce dernier un volume cylindrique annulaire 41 divisé en deux compartiments étanches 41a et 41b par une membrane élastique 42. Les deux compartiments 41a et 41b ainsi définis forment ensemble un accumulateur hydropneumatique. Le compartiment 41a est rempli d'un gaz sous pression par l'intermédiaire d'une valve 43 et de passages 44 et 45 formés dans le tenon 34 et dans le corps cylindrique extérieur 33. Le compartiment 41b est rempli d'un fluide hydraulique et communique avec la chambre 39 par l'intermédiaire de passages 46 formés dans le corps cylindrique principal 2. La suspension comprend en outre, de façon connue en soi, un dispositif de régulation de la hauteur d'assiette. Ce dispositif de régulation comporte, de façon connue, un passage qui, pour une position axiale relative prédéterminée de la tige creuse 6 par rapport au corps cylindrique principal 2, met la chambre de travail 16 du cylindre de suspension en communication avec le réservoir de fluide hydraulique de la pompe haute pression. A cet effet, dans la suspension de la présente invention, il est prévu au moins une rainure 47, qui s'étend longitudinalement dans l'alésage 3 du corps cylindrique principal 2 depuis un point A situé approximativement a mi-longueur de l'alésage 3 vers le guide 7, par exemple Jusqu'audit guide comme montré dans les dessins. Comme on le verra plus loin, l'extrémité A de la rainure 47 définit la hauteur désirée d'assiette.En outre, une gorge circulaire 48 est formée dans la surface périphérique du piston 4 entre les deux joints d'étanchéité 5. La gorge circulaire 48 communique avec la chambre 12 du réservoir de fluide hydraulique par au moins un passage radial 49 et par un passage longitudinal 51, qui sont formés dans le piston 4. La mise initiale en pression du cylindre de suspension s'effectue en introduisant un gaz å une pression prédéterminée P1 dans le compartiment 41a de l'accumulateur hydropneumatique de pression par 1'intermédiaire de la valve 43 et des passages 44 et 45. La pression P1 appliquée sur la paroi de la membrane 42 est transmise au fluide hydraulique contenu dans le compartiment 41b, de sorte qu'il s'établit dans celui-ci une pression P'1 correspondant à la pression P1 dans le compartiment 41a.La même pression s'établit également dans les parties suivantes a) dans la chambre de travail 16 par l'intermédiaire des passages 46, de la chambre 39, du passage 35 et du clapet 37; et b > dans la chambre 11 et dans la chambre 12 du réservoir par l'intermédiaire de la rainure 47, de la gorge 48 et des passages 49 et 51. Dans la figure 2, la suspension est représentée a l'état comprimé sous une charge non montrée. Si on suppose par exemple que les tenons dé fixation 26 et 34 sont attachés respectivement au chassies et a un support de roue d'un véhicule (la disposition inverse serait également possible pour la suspension de l'invention), la tige cylindrique creuse 6 occupe dans la figure 2 une position plus basse que la position normale d'assiette. Sous l'application de la charge, le piston 4 se déplace vers le bas dans la chambre de travail 16, ce qui a pour effet de chasser vers le compartiment 41b de l'accumulateur hydropneumatique un certain volume de fluide hydraulique a travers le passage 36, le clapet 38, la chambre 39 et les passages 46.Le volume de fluide hydraulique chassé vers le compartiment 41b correspond au produit de la course C de l'ensemble piston .4 et tige creuse 6 par la section S1 de la chambre de travail 16. Le fluide ainsi chassé de la chambre 16 dans le compartiment 41b comprime le gaz contenu dans le compartiment 41b.Il s'établit alors une nouvelle pression P2 dans les chambres 16 et 39 et dans les compartiments 41a et 41b et une nouvelle pression P3 dans la chambre de travail 11 de la pompe haute pression et dans la chambre 12 du réservoir de fluide hydraulique, ces pressions etant telles que P1 Quand le véhicule equipé de la suspension évolue sur une route et quand la suspension subit un choc, elle oscille alors en une succession de phases alternées de compression et de détente. Le système fonctionne alors de la manière suivante a) dans une première phase de compression, le piston 4 effectue une course vers le bas d'une valeur C1 par exemple. Ceci a pour effet de chasser un volume Sl.C1 de fluide hyddraulique vers le compartiment 41b de l'accumulateur hydropneumatique. En passant dans le passage 36, le fluide hydraulique est laminé par les rondelles élastiques du clapet 38, ce qui permet d'obtenir l'amortissement en compression. Dans le même temps, le déplacement de la section oS du piston 4 dans la chambre 11 créé une dépression dans cette chambre. Cette dépression a pour effet d'écarter de son siège le clapet d'aspiration 13 et d'aspirer ainsi un volume aS.C1 vers la chambre 11 par l'intermédiaire du passage 21 et de la rainure 22 du piston 4 Pendant ce temps, le clapet de refoulement 14 reste fermé. A la fin de cette première phase de compression, il s'établit une nouvelle pression P4 > P2 dans les chambres 16 et 39 et dans les compartiments 41a et 41b. b) Pendant la première phase de detente qui suit la première phase de compression, une fois le choc terminé, le gaz contenu dans le compartiment 41a de l'accumulateur hydropneumatique se détend, provoquant ainsi un débit de fluide hydraulique en sens inverse du compartiment 41b vers la chambre 16. En passant dans le passage 35, le fluide hydraulique est laminé par les rondelles élastiques du clapet 37, assurant ainsi un amortissement à la détente. Dans le même temps, le volume d'huile de valeur zS.C1, aspiré dans la chambre 11 pendant la première phase de compression, est maintenant refoulé, au travers de la rainure 22, du passage 21, du clapet de refoulement 14 et de l'alésage 15 dans la chambre 16.Le fluide hydraulique supplémentaire ainsi refoulé dans la chambre 16 a pour effet que la pression qui s'établit dans les chambres 16 et 39 et dans les compartiments 41a et 41b à la fin de cette première phase de détente a une valeur P5 qui est bien sûr plus faible que la valeur P4 obtenue à la fin de la première phase de compression, mais plus forte que la valeur P2 avant la première phase de compression. Une énergie supplémentaire est donc stockée dans le compartiment 41a de l'accumulateur hydropneumatique. Pendant cette première phase de détente, le clapet d'aspiration 13 est fermé. Après. plusieurs oscillations semblables a celle décrite ci-dessus, l'énergie stockée dans le compartiment 41a de l'accumulateur hydropneumatique est en réalité transformée pour donner a l'ensemble piston 4 et tige creuse 6 une position de plus en plus haute à la fin des phases successives de détente. Ceci se produit jusqu'au moment où, après que le piston 4 est remonté d'une dlstance C2 (figure 2 > , le plus bas des deux joints d'étanchéité 5 arrive au niveau du point A a l'extrémité inférieure de la rainure 47, qui définit la position normale d'assiette montrée dans la figure 3.A ce moment, le joint inférieur d'étanchéité 5 perd toute son efficacité sur la rainure 47, de sorte que l'excédent de fluide hydraulique, du å d'autres cycles de pompage, peut librement retourner vers la chambre 12 du réservoir par l'intermédiaire de la rainure 47, de la gorge circulaire 48 et des passages 49 et 51, si la suspension avait tendance à remonter au-dessus de la position normale d'assiette déterminée par l'extrémité inférieure de la rainure 47. Il va de soi que la forme d'exécution de l'invention qui a été décrite ci-dessus a été donnée à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Notamment, bien que dans les dessins le piston 4 soit forme d'une seule pièce avec la tige creuse 6, le piston 4 pourrait etre constitué par une pièce rapportée sur ladite tige et fixée å celle-ci. REVENDICATIONS 1.- Suspension hydropneumatique avec amortisseur et correcteur automatique d'assiette incorpores, utilisable notamment pour la suspension de motocycles ou de véhicules automobiles, comprenant un cylindre de suspension et une tige cylindrique creuse (6), qui est montée coulissante de manière étanche dans l'alésage d'un guide annulaire de fluide hydraulique, une pompe hydraulique haute pression reliée hydrauliquement audit réservoir , les deux clapets étant montés sur l'ensemble piston (4) et tige cylindrique creuse (12), caractérisée en ce que le piston de la pompe haute pression est constitué par le piston 2.- Suspension hydropneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le clapet d'aspiration (13) et le clapet de refoulement (14) de la pompe haute pression sont disposés l'un à la suite de l'autre dans un passage 3.- Suspension hydropneumatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le piston comporte en outre dans sa surface périphérique une gorge circulaire espaces axialement, en ce que ladite gorge depuis un point 4.- Suspension hydropneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le réservoir