Brevet FR2657566A1 — publié le 19910802

Stabilisateur anti-roulis pour véhicule automobile L'invention concerne un stabilisateur anti-roulis pour véhicules automobiles, comportant une barre subdivisée en plusieurs parties dont les parties sont accouplées, ou peuvent être reliées entre elles, au niveau de leur extrémité voisine par l'intermé- diaire d'un dispositif d'accouplement asservi å un dispositif de démultiplication qui peut être commandé en fonction de l'accéléra- tion normale -ou accélération transversale centripète- ou d'un paramètre corrélé à l'accélération normale lors du franchissement d'une courbe. Les stabilisateurs sont habituellement constitués d'une barre de torsion servant à accoupler élastiquement le système de suspension d'une roue d'un coté du véhicule, au systeme de suspension de la roue correspondante de 1' autre coté du véhicule de manière que, lors de la rentrée élastique d'une roue, le système de suspension de l'autre roue soit également charge dans la direction de rentrée élastique.De ce fait, lorsque le véhicule franchit une courbe, son inclinaison latérale ou roulis en direction du coté extérieur de la courbe est réduit, etant donné que d'une part la roue situee à l'extérieur de la courbe est soutenue de façon supplémentaire par le systeme de suspension de la roue située sur le coté intérieur de la courbe, et que d'autre part, la roue située sur le coté intérieur de la courbe est légèrement repoussée dans la direction de rentrée élastique par rapport au chassis du vehicule. Dans le cas du déplacement en ligne droite, le stabilisateur ne doit au contraire autant que possible pas influencer le comportement de la suspension du véhicule. Mais si une irrdgularité de la chaussée est la cause qu'une roue située d'un coté du véhicule soit repousse dans la direction de rentrée élastique alors que l'autre roue n'est pas sollicitée, le confort de conduite est perturbé par le stabilisateur car ce dernier tend à transmettre a une roue le mouvement de autre roue dans le sens de la rentrée. D'après la demande de brevet allemand nO 11 OS 290, il est connu de disposer d'un stabilisateur comportant une barre de torsion subdivisée, dont les parties sont reliées entre elles par un accouplement hydraulique qui est commandé en fonction de l'accélération normale que subit le véhicule. De ce fait il est possible de rendre inactif le stabilisateur en désenclenchant l'accouplement. D'après le brevet déposé en France sous le nO 88 15443, il est connu de réaliser l'accouplement entre les parties subdivisées du stabilisateur au moyen d'un embrayage dont la commande est réalisée au moyen d'un servo-mécanisme hydraulique, lui-même commandé par des parametres corrélés à l'accélération normale. D'après ce brevet, il est aussi connu de réaliser l'embrayage par l'intermédiaire de dentures frontales. Les inconvénients de ces dispositifs résultent du fait que le couple à transmettre est trés élevé. De ce fait, les dimensions d'un embrayage forcément limitées pour un véhicule automobile auxquelles s'ajoute le couple trés élevé, auxquels s'ajoute la fréquence élevée du cycle relachement/travail, forment un ensemble de contraintes trés difficilement conciliables avec la fiabilité nécessaire et une realisation économique. De plus aucun des dispbsitifs précédents ne permet d'assurer la continuité elastique entre le non-accouplement et l'accouplement. En effet, le glissement ou le jeu obtenus par un embrayage ne sont pas assimilables à une liaison élastique. Le dispositif selon l'invention permet de pallier les inconvénients précédents. I1 permet de réaliser un stabilisateur actif dans tous les cas de franchissement d'une courbe, qui est aussi progressif dans son action que la situation du véhicule l'exige. De ce fait la sécurité du comportement routier du véhicule est accrue en même temps que son confort. Selon les modes de mise en oeuvre préférés de l'invention - Le dispositif d'accouplement se compose d'un sousensemble constitué par le dispositif de liaison entre les parties subdivisées de la barre de stabilisation, d'un autre sous-ensemble constitué par un dispositif de démultiplication des efforts, d'un autre sous-ensemble constitué par un ressort de torsion, et d'un autre sous-ensemble constitué par un appareil ou un calculateur réagissant à l'accélération normale que subit ou va subir le véhicule. - Le sous-ensemble de liaison entre les parties subdivisées de la barre de stabilisation comporte un piston a double effet, lequel piston se déplace réversiblement sous l'action d'un axe agissant comme un excentrique ou un vilebrequin, lequel piston délimite deux chambres de volume variable misent respectivement sous pression selon le mouvement du piston, lequel vilebrequin ou excentrique est lié à une des extrémités subdivisée de la barre de stabilisation, tandis que l'autre extrémité est liée au carter du sous-ensemble. - Le sous-ensemble de liaison entre les parties subdivisées de la barre de stabilisation comporte plus de un piston à double effet - Le sous-ensemble de liaison entre les parties subdivisées de la barre de stabilisation comporte deux orifices correspondant respectivement a chacune des chambres a volume variable lesquels orifices permettent de fixer des canalisations de jonction respectivement avec chacune des chambres a volume variable du sousensemble de démultiplication, lequel dispositif de démultiplication comporte aussi des orifices permettant de réaliser cette connection. - Une électrovanne à deux conduites située respectivement sur les canalisations de jonction entre le sous-ensemble de liaison et le sous-ensemble de démultiplication, permet selon les besoins d'interrompre les flux de fluide hydraulique dans les canalisations. - Le sous-ensemble de démultiplication comporte un piston à double effet délimitant deux chambres à volume variable reliées respectivement à une chambre du sous-ensemble de liaison, lequel piston est de section inférieur å celle du piston du sousensemble de liaison de manière à amplifier les déplacement et à démultiplier les efforts, lequel piston comporte une crémaillère qui associée à une roue dentée permet de transformer le mouvement de translation du piston en mouvement de rotation de l'axe de la roue dentée, lequel axe constitue l'axe de sortie du sous-ensemble de démultiplication, l'ensemble du dispositif fonctionnant de manière analogue à un vérin rotatif. - Le sous-ensemble constitué d'un ressort de torsion a deux extrémités dont la première est liée à l'axe de sortie du sous-ensemble de démultiplication, et dont la deuxième extrémité est liée à l'axe du sous-ensemble constitué de l'embrayage. Mais l'agencement peut être différent, une des deux extrêmités du ressort de torsion étant lié au chassis du véhicule tandis que la deuxième extrémité est liée à l'axe de sortie de l'embrayage, lui-même lié au sous-ensemble de démultiplication, lui-même lié au chassis. - Le sous-ensemble constitué d'un embrayage comporte un carter lié au chassis du véhicule et un axe de sortie auquel est lié une des deux extrémités du ressort de torsion, lequel axe peut pivoter librement lorsque l'embrayage n'est pas enclenché, lequel axe est immobilisé en rotation lorsque l'embrayage est enclenché, lequel embrayage peut etre de technologis classique, à disques ou à denture frontale, ou à commande électromagnétique, ou à commande hydraulique. - Le sous-ensemble de démultiplication comporte un axe à double sortie de maniere à lierà chacune des sorties respective mentwune des deux etrêmités de deux ressorts de torsions, lesquels ressorts de torsion sont respectivement liés par leur deuxième extrémité, chacune à un embrayage, lesquels ressorts de torsion ont des coefficients de raideur élastique différents. - Le sous-ensemble réagissant à l'accélération normale est étalonné et comporte un seuil de déclenchement de manière à envoyer un signal électrique permettant d'enclencher l'embrayage. Ce sous-ensemble peut éventuellement incorporer un calculateur programmé de maniere à faire en temps réel la prévision de l'accélération normale que va subir le véhicule. - Le sous-ensemble réagissant à l'accélération normale que subit ou va subir le véhicule est réglé de manière à ce qu'il comporte plusieurs seuils de déclenchement, chaque seuil correspondant à une voie de commande permettant d'enclencher soit un premier embrayage, soit le second embrayage, soit les deux embrayages simultanément, soit à enclencher l'électro-vanne. - La barre de stabilisation subdivisée en deux parties a un coefficient de raideur élastique beaucoup plus élevé que celui d'une barre de torsion stabilisatrice monobloc habituelle. La figure 1 représente un agencement possible du dispositif selon l'invention, La barre de stabilisation ou barre anti-roulis est subdivisée en deux parties portant les repères 1' et 1", elles pivotent dans les paliers 3' et 3" liés au chassis 11 du véhicule. Le coefficient de raideur élastique des parties 1' et 1" est trés élevé par rapport à celui d'une barre anti-roulis classique monobloc. L'ensemble du dispositif de liaison entre 1' et 1" porte le repère 2. L'ensemble du dispositif de démultiplication porte le repère 5, il est relié par les canalisations semirigides 4' et 4" à l'ensemble 2. Du dispositif 5 sort l'axe 6 lié à l'une des deux extrémités d'un ressort de torsion 7. Un embrayage 8 comporte d'une part un carter 29 rendu solidaire du chassis 11, et d'autre part un axe de sortie 9 mobile en rotation.La deuxième extrémité du ressort 7 est liée à l'axe 9. Le dispositif de commande de l'embrayage porte le repère 10, il commande l'embrayage 8 par l'intermédiaire du conducteur électrique 14. Le dispositif 10 est un appareil de technologie classique permettant de mesurer l'accélération normale ou accélération transversale centripète que subit le véhicule ou qu'il va subir en fonction du rayon de bracage et de la vitesse du véhicule. Le dispositif 10 peut aussi comporter un calculateur permettant de prévoir l'accélération normale, il est alimenté électriquement par le conducteur 12, il peut aussi recevoir une information électrique corrélée à la charge du véhicule par le conducteur 13. Les figures 2 et 3 représentent en coupe AA et en coupe BB le dispositif de liaison hydraulique 2 entre 1' et 1". Le carter du dispositif porte le repère 16. L'ensemble de l'axe 19 et de l'extrêmité de 1' forme vilebrequin en rotation possible selon l'axe de 1', lequel vilebrequin est guidé en rotation par le carter 16. Un piston 18 évidé radialement en partie centrale est guidé en translation par le carter 16 de manière à former deux chambres 21' et 21". L'extrêmité de la barre 1" est liée axialement au carter 16. Le vilebrequin formé de 1' et de 19 traverse le piston 18 par son évidement radial de manière à ce que son débatte ment angulaire soit transformé réversiblement en translation du piston 18. Deux coussinets 20' et 20" permettent d'améliorer la transmission des efforts entre 19 et 18.Le carter comporte deux orifices 22' et 22" permettant de fixer les canalisations 4' et 4". La figure 4 représente en coupe AA le dispositif de liaison hydraulique entre I' et 1", lequel dispositif est représenté avec deux pistons 18' et 18" au lieu d'un seul comme représenté sur la figure 3. Cette disposition permet d'une part de doubler le rapport de démultiplication entre l'ensemble 2 et l'ensemble 5, et d'autre part d'assurer une meilleure transmission des efforts par l'axe 19. De la m & e manière il serait possible de prévoir davantage de pistonsl8 selon les efforts à transmettre. Les figures S et 6 représentent en coupe CC et en coupe DD, le dispositif de démultiplication 5 avec le ressort de torsion 7 et l'embrayage 8. Le carter de l'ensemble 5 porte le repère 23. Un piston 24 est guidé en translation par 23 de manière à former deux chambres 25' et 25" reliées respectivement aux chambres 21' et 21" par les orifices 28' et 28". L'ensemble étant symétrique par rapport à l'axe de symétrie 30 n'est représenté que partiellement, en particulier la chambre 26" et l'orifice 28" symétriques de 25' et 28' ne sont pas représentés. La section du piston 24 est inférieure à celle du piston 18 de manière à ce qu'un petit déplacement de 18 se traduise par un grand déplacement de 24. Le piston 24 est évidé longitudinalement dans sa partie centrale de manière à permettre la réalisation de la crémaillère 26. Un axe 6 orthogonal à l'axe du piston 24 comporte dans sa partie centrale une roue dentée 27. La roue dentée 27 guidée en rotation par le carter 23 engrène avec la crémaillère 26. Le ressort de torsion 7 est lié par une de ses deux extrémités à l'axe 6, tandis que sa deuxième extrémité est liée à l'axe 9 de sortie de l'embrayage 8. La figure 7 représente le dispositif de démulplication 5 comportant un axe à double sortie 6' et 6", ce qui permet la mise en place de deux ressorts de torsion 7' et 7" de raideur différentes, liés respectivement aux axes 6' et 6" et aux axes 9' et 9" des embrayages 8' et 8". La figure 8 représente en perspective l'ensemble du dispositif selon l'invention, lequel dispositif peut comporter l'ensemble 5 avec une sortie double 6' et 6" de l'axe de sortie, lequel dispositif peut comporter un ensemble d'électrovanne 15 permettant de stopper le mouvement du fluide hydraulique dans 4' et 4", lequel dispositif peut comporter les parties 1' et 1" ayant uncoefficient de raideur élastique largement supérieur à celui d'une barre de stabilisation monobloc classique. L'ensemble 10 reçoit son alimentation électrique par le conducteur 12 et une éventuelle information concernant la charge du véhicule par le conducteur 13. Cet ensemble 10 commande l'électrovanne 15 par le conducteur 17, l'embrayage 8' par le conducteur 14' et l'embrayage 8" par le conducteur 14". Selon la disposition de la figure 1, le fonctionnement de l'ensemble du dispositif est le suivant: - Lorsque le véhicule aborde une courbe, le dispositif 10 envoie unsignal électrique qui enclenche l'embrayage 8, dont l'axe 9 est alors immobilisé par rapport au chassis 11. Par ailleurs l'accélération normale subie par le véhicule abordant la lraapcpoOurrte créerun mouvement de roulis du chassis du véhicule par/à la route. Ce roulis provoque la rotation de 1' par rapport à 1". Il faut remarquer que si la barre 1" a un mouvement de rotation par rapport au chassis alors que 1' est immobile, le carter 16 est entrainé en rotation par rapport à 1' et se déplace par rapport au piston 18, ce qui revient à considérer par la relativité des mouvements que le piston 18 se déplace par rapport à 16. On est donc ramené au cas ou 1' est en rotation par rapport à 1" mais avec un mouvement de translation opposé. Le mouvement de I' entraine celui de 19 qui par l'intermédiaire de 20' entraine la translation rectiligne du piston 18, qui met alors en pression la chambre 211 laquelle pression est transmise à la chambre 25' par la conduite 4'. Cette pression repousse le piston 24.Par ailleurs le fluide hydraulique de 25" est repoussé et alimente 21" par l'intermédiaire de 4't. Le mouvement de translation de 24 est transformé en mouvement de rotation de l'axe 6 par l'intermédiaire de la crémaillère 26 et de la roue dentée 27. Le ressort de torsion 7 a donc une de ses extrémité liée à 9 immobilisée par rapport à 11, et son autre extrémité liée à 6 dont la rotation est donc contrariée élastiquement par 7. Du fait de la réversibilité totale des moyens de transmission des mouvements utilisés il en résulte que la translation de 24 est contrariée élastiquement, donc par transmission hydraulique, la translation du piston 18 est contrariée élastiquement, laquelle translation de 18 contrarie élastiquement le mouvement de 1' par rapport à 1", par l'intermédiaire de 20' et 19. La liaison de 1' et de 1" est doncréalisée de manière élastique, et l'ensemble des barres 1' et 1" se comporte comme une barre de torsion anti-rouli élastique monobloc classique dont la raideur élastique dépend de la raideur du ressort de torsion 7. L'avantage de l'utilisation du dispositif de démultiplication résulte des faits suivants Le débattement angulaire de 1' par rapport à 1" est multiplié grâce aux deux ensembles 2 et 5. Par la loi de conservation du travail dans un système fermé le couple de transmission entre 1' et 1" est donc divisé dans le même rapport. De très élevé, ce couple devient relativement faible, ceci permet un très large choix de la technologis de l'embrayage 8, à disques, électromagnétique, hydraulique, à denture frontale ou à crabotage. De plus l'erreur angulaire inévitable créée par l'utilisation d'un embrayage à denture frontale ou à crabotage,est divisée dans le rapport de transmission, et se répercute très faiblement sur le positionnement de 1' par rapport à 1" sans nuire aux qualités de la suspension du véhicule. - Lorsque le véhicule roule en ligne droite le dispositif 10 n' envoie aucun signal électrique à l'embrayage 8, dont l'axe 9 reste donc libre en rotation, se qui se traduit par la liberté de rotation de 6, donc la liberté de translation de 24, donc la liberté de translation de 18, donc la liberté de rotation de 1' par rapport à 1". Dans ce cas les irrégularités de la route enregistrées par la roue liée à 1', ne peuvent pas se transmettre à 1". Selon la disposition de la figure 8, le fonctionnement de l'ensemble du dispositif selon l'invention est le suivant Lorsque le véhicule aborde une courbe, le dispositif 10 réagit et envoie un signal électrique qui peut être transmis de quatre manières différentes en fonction de l'importance de l'accélération normale. Par ailleurs les coefficie nts de raideur élastique des ressorts de torsion 7' et 7" ont respectivement été choisi faible et moyen. Les possibilités sont alors les suivantes - Lorsque l'accélération normale est faible le dispositif 10 envoi un signal électrique vers l'embrayage 8' par le conducteur 14' de manière à l'enclencher. Ainsi dans ce cas, par le même processus expliqué précédemment selon le dispositif de la figure 1, seul le ressort de torsion 7' réalise une liaison élastique entre 1' et 1".La liaison élastique réalisée entre 1' et 1" est alors équivalente à une barre de torsion de stabilisation de faible coefficient de raideur élastique. - Lorsque l'accélération normale est moyenne, le dispositif 10 envoie un signal électrique vers l'embrayage 8" par le conducteur 14" de manière à l'enclencher. Par le même processus que précédemment laliaison élastique réalisée entre 1' et 1" est alors équiaralente à une barre de torsion de stabilisateur de coefficiant de raideur élastique moyen. - Lorsque l'accélération normale est forte, le dispositif 10 envoie un signal électrique vers l'embrayage 8 et l'em- brayage 8" en même temps par les conducteurs 14' et 14" de manière à les enclencher tous les deux. Le coefficiant de raideur de 7' s'ajoute alors au coefficiant de raideur de 7, et la liaison élastique entre 1' et 1" est alors équivalente à une barre de torsion de stabilisateur de fort coefficiant de raideur élastique. - Lorsque l'accélération normale est très importante, le dispositif 10 envoi un signal électrique vers l'électrovanne par l'intermédiaire du conducteur 17 qui interromp alors le flux du fluide hydraulique dans les conduites 4' et 4". Le piston 18 est donc bloqué dans son mouvement de translation. La liaison entre 1' et 1" est donc directeet non élastique1 seule subsiste l'élasticité de coefficiant de raideur très élevée des barres 1' et 1". L'ensemble 1' et 1 se comporte alors comme une barre de torsion de stabilisateur de coefficiant de raideur élastique très élevé. L'avantage de la disposition selon la figure 8 réside dans le fait, qu'à chaque valeur préétalonnée de l'accélération normale correspond une liaison de 1' et 1" équivalente à une barre de torsion de stabilisateur dont le coefficiant de raideur élastique est exactement adapté â la situation où se trouve le véhicule. Le dispositif selon la figure 8 représente le cas ou le dispositif 1D a quatre seuils de déclanchement, mais il est possible d'en prévoir moins selon les combinaisons possibles, un seul ou deux embrayages plus ressort de torsion et / ou la mise en oeuvre ou non de l'électrovanne. L'invention qui vient d'être décrite est applicable à la suspension des véhicules automobiles afin d'en améliorer le comportement routier et le confort. Par ailleurs, les formes, dimensions et dispositions des différents éléments ou sous-ensembles ainsi d'ailleurs que les matières utilisées pour leur fabrication peuvent varier dans la limite des équivalents sans pour autant changer la conception générale de l'invention qui vient d'être décrite. Revendications 1 - Dispositif de stabilisatat pour véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte une barre subdivisée en plusieurs parties (1') et (1") dont les parties sont accouplées entre elles au niveau de leur extrémités voisines par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement hydraulique (2), lequel dispositif d'accouplement comporte des chambres (21') et (21") à volume variable reliées respectivement par des conduites (4') et (4") aux chambres (25') et (25") d'un dispositif de démultiplication hydraulique (5), lequel dispositif de démultiplication comporte un axe de sortie (6) auquel est lié une des deux extrê- mités d'un ressort de torsion (7), l'autre extrémité du ressort (7) étant liée à l'axe de sortie (9) d'un embrayage (8) dont le carter (29) est lié au chassis (11) du véhicule, lequel embrayage est enclenché par l'intermédiaire d'un dispositif (10) lequel délivre un signal électrique d'enclenchement vers l'embrayage (8) en fonction de l'accélération normale que subit ou va subir le véhicule lorsqu'il aborde une courbe. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement hydraulique (2) comporte un piston (18) à double effet évidé radialement dans sa partie centrale de manière à ce que l'ensemble de la barre (1') et de l'axe (19) formant vilebrequin, traverse radialement le piston (18) de manière à ce que la rotation de ce vilebrequin selon l'axe (1') se transforme en mouvement de translation rectiligne réversible du piston (18), lequel piston détermine deux chambres (21') et (21") à volume variable avec le carter (16) qui lui sert de guide en translation, lequel vilebrequin transmet les efforts au piston (18) par l'intermédiaire des coussinets (20') et (20"). 3 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le nombre de piston (18) peut être égal ou supérieur à deux, de manière à obtenir un plus grand rapport de démultiplication avec le dispositif d'accouplement (2) et une meilleure répartition des efforts. 4 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de démultiplication (5) comporte un piston (24) guidé par un carter (23), lequel piston est évidé longitudinalement dans sa partie centrale et comporte une crémaillère (26), lequel piston délimite les chambres (25') et (25") avec le carter (23) reliées respectivement par les conduites (4') et (4") aux chambres (21') et (21") du dispositif d'accouplement (2), lequel piston a une section inférieure à celle de piston (18) du dispositif d'accouplement hydraulique (2) de manière à obtenir une démultiplication hydraulique des efforts exercés sur les pistons (18) et (24), laquelle crémaillère (26) engrène avec une roue dentée (27) solidaire de l'axe de sortie (6) de ensemble (S), de manière à ce qu'il pivote lorsque le piston (24) subit un mouvement de translation, lequel axe (6) est lié à l'une des deux extrémités d'un ressort de torsion (7) dont l'autre extrémité est liée à l'axe (9) de l'embra- yage (8) dont le carter (29) est lui-mme lié au chassis (11) du véhicule, de manière à ce que lorsque l'embrayage (8) est enclenché l'axe (9) est rendu immobile par rapport au chassis. 5 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de démultiplication (s) comporte un axe à double sortie (6') et (6nui lesquelles sorties permettent de lier respectivement une des deux extrémité de deux ressorts (7') et (7") de coefficient de raideur élastique différents tandis que la deuxieme extrémité est respectivement liée à deux axes (9') et (9") appartenant à deux dispositifs d'embrayage (8') et (8"). 6 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une électrovanne (15) commandée par le dispositif (10) sensible à l'accélération normale que subit ou va subir le véhicule est située sur les conduites (4') et (4") de manière à pouvoir en couper le flux de fluide hydraulique lorsqu'elle est enclenchée, et ainsi à bloquer le mouvement de translation du piston (18) du dispositif d'accouplement (2). 7 - Dispositif selon les revendications S et 6 caractérisé en ce que le dispositif (10) de commande sensible à l'accélération normale que subit au va subir le véhicule comporte plusieurs seuils de déclenchement permettant d'enclencher soit l'embrayage (8) soit l'embrayage (8") soit les deux embrayages (8') et 58") simultanément soit l'électrovanne (15), en fonction de l'importance de l'accélération normale de manière à obtenir des coefficients de raideur élastique variable de la liaison entre (1') et (1").