Brevet FR2671763A1 — publié le 19920724

SUSPENSION A RAIDEUR PILOTEE SANS DISCONTINUITE ENTRE DEUX VALEURS LIMBES pu PREDERTERMINEES La présente invention concerne le domaine de la suspension hydropneumatique. Elle concerne plus précisément un système de suspension hydropneumatique destiné à établir une liaison élastique entre une masse suspendue et au moins une masse non suspendue, du type comportant des éléments de suspension constitués de ressorts à gaz coopérant avec au moins un vérin hydraulique, chaque élément de suspension renfermant un liquide sous pression qui agit sur le piston dudit vérin. On connaît l'utilisation d'éléments hydropneumatiques dans de nombreux systèmes hydrauliques, pour réaliser, entre autres, des réserves d'énergie ou des ressorts à gaz reliés à des vérins lorsqu'une fonction de suspension est recherchée. Ce type de suspension hydropneumatique est en particulier utilisé dans des véhicules automobiles. Une suspension hydropneumatique simple comporte un seul ressort à gaz coopérant avec un seul vérin, ledit ressort à gaz et ledit vérin étant interposés entre la masse suspendue et la masse non suspendue. Ce type de suspension simple est caractérisé en fonctionnement dynamique rapide par un paramètre appelé raideur. La raideur, au droit du ressort, est proportionnelle au carré de la pression du liquide sous pression qui agit sur le vérin. Pour obtenir différentes raideurs dans une suspension hydropneumatique, une solution connue consiste à utiliser plusieurs ressorts à gaz reliés au même vérin hydraulique. Dans ce cas la flexibilité globale du système, c'est-à-dire l'inverse de la raideur, est égale à la somme des flexibilités de chacun des composants. Des "robinets" sont alors installés entre les différents ressorts à gaz et le vérin. En agissant sur ces robinets, on fait varier le nombre des ressorts à gaz qui coopèrent avec le vérin, et par le fait même on fait varier la raideur de l'ensemble de la suspension. Ces évolutions ne peuvent se faire que par paliers et nécessitent un nombre de composants d'autant plus élevé que l'on recherche un faible écart entre chaque palier. Le but de la présente invention est de proposer un système de suspension du type mentionné ci-dessus dans lequel on puisse faire varier la raideur sans discontinuité entre deux valeurs prédéterminées. Le but est atteint selon l'invention par le fait que le système comporte au moins deux éléments de suspension disposés en parallèle entre ladite masse suspendue et la ou les masses non suspendues, lesdits éléments de suspension étant répartis en deux groupes comportant chacun au moins un élément de suspension, et par le fait qu'il comporte en plus des moyens pour faire varier, à la demande, la pression des fluides contenus dans les éléments de suspension de l'un desdits groupes. Les forces de pression exercées par les liquides sur les pistons équilibrent les forces de réaction exercées par la ou les masses non suspendues. Le fait d'augmenter ou de diminuer la pression du liquide contenu dans les éléments de suspension de l'un desdits groupes entraîne par le fait même une diminution ou une augmentation de la pression de liquide dans les éléments de suspension de l'autre groupe, afin de maintenir l'équilibre des forces en présence.Comme de plus, la raideur d'un système composé de deux ensembles de suspension hydropneumatique disposés en parallèle est égale à la somme des raideurs de chaque ensemble et que chaque raideur est proportionnelle au carré de la pression du liquide correspondant, on comprend aisément que le fait de faire varier la pression du liquide contenu dans l'un des ensembles entraîne une variation de la raideur du système en fonction de cette pression selon une loi dépendante des caractéristiques des gaz en présence. Les moyens pour faire varier la pression des liquides contenus dans les éléments de suspension de l'un desdits groupes comportent un distributeur hydraulique. Ce distributeur hydraulique peut entre, sans que cela soit limitatif, du type robinet à trois voies, ou du type détendeur de pression ou du type électro-valve proportionnelle. I1 peut être commandé manuellement ou piloté par un calculateur. Avantageusement, un élément de suspension au moins de l'autre groupe est relié à un correcteur permettant de corriger les variations de hauteur de la masse suspendue par rapport à la masse non suspendue. Ceci est particulièrement intéressant lorsqu'on utilise le système de l'invention pour la suspension d'un véhicule automobile. Avantageusement, les liquides sous pression d'au moins deux éléments de suspension appartenant à des groupes différents exercent leur pression sur les surfaces appropriées du piston d'un même vérin étagé. Lesdites surfaces peuvent être prévues pour que les forces de pression exercées par les différents liquides sous pression agissent dans le même sens sur ledit piston. Selon un mode de réalisation préféré, lesdites surfaces de piston sont prévues de telle manière que les forces de pression exercées par certains desdits liquides sur le piston agissent dans le sens opposé aux forces de pression exercées par les autres liquides sur le même piston. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel La figure 1 représente une vue schématique d'une suspension hydropneumatique classique, la figure 2 représente un mode de réalisation du système de suspension hydropneumatique selon l'invention, la figure 3 montre une première variante de réalisation, la figure 4 montre une deuxième variante de réalisation, la figure 5 représente les courbes de variation de la raideur pour les modes de réalisation représentés sur les figures 3 et 4. La figure 6 montre, à plus grande échelle, un distributeur hydraulique du type robinet à troie voies. La figure 7 montre un distributeur hydraulique du type détendeur de pression. La figure 8 montre un distributeur hydraulique du type électro-valve proportionnelle. La description faite ci-après se rapporte, par mesure de clarté, à l'application du système de l'invention à un véhicule automobile. Mais le système de l'invention peut être appliqué dans tous les cas où la fonction suspension élastique est recherchée. La figure 1 montre une suspension hydropneumatique classique d'une roue de véhicule, dans laquelle la roue 1 est portée par un bras 2 relié à la coque 3 par une articulation 4. Un élément de suspension hydropneumatique 11 constitué d'un ressort à gaz 12 coopérant avec un vérin hydraulique 13 est interposé entre la coque 3, formant la masse suspendue et le bras 2, assurant la liaison avec la roue 1 non suspendue. Le gaz G formant ressort est enfermé dans un accumulateur 5 comportant une membrane 6 séparant le gaz G du liquide 7 agissant sur le piston 8 relié au bras 2 par la biellette 9. La raideur de suspension au droit de la roue n'est fonction que de la valeur F de la réaction du sol 10 et des caractéristiques physiques du gaz G de l'accumulateur. La raideur au droit du ressort est proportionnelle au carré de la pression du liquide 7. La figure 2 montre un système de suspension hydropneumatique selon l'invention, appliqué à la suspension d'une roue de véhicule. La roue 1 est portée par un bras 2, relié à la coque 3 par une articulation 4. Entre la coque 3 et le bras 2 sont disposés, en parallèle, deux éléments de suspension, référencés respectivement lla et llb qui sont chacun semblables à l'élément de suspension hydropneumatique classique Il décrit ci-dessus. Chacun de ces éléments de suspension lla ou îlb est ainsi constitué d'un ressort à gaz 12a ou 12b coopérant avec un vérin hydraulique 13a ou 13b. Chaque ressort à gaz 12a ou 12b comporte un gaz G renfermé dans un accumulateur 5a ou 5b qui présente une membrane 6a ou 6b séparant le gaz G des liquides 7a ou 7b.Les liquides 7a ou 7b agissent respectivement sur les pistons 8a et 8b des vérins 13a et 13b. Ces pistons 8a et 8b sont reliés au bras 2 par des biellettes 9a et 9b. Les caractéristiques physiques du gaz G de l'élément de suspension lla peuvent être identiques ou différentes de celles du gaz G de l'élément de suspension llb. Il est connu que la raideur du système de suspension décrit ci-dessus est égale à la somme des raideurs des ressorts à gaz 12a et 12b. Pour une configuration de charge donnée, représentée par la flèche F, la pression Pa du liquide 7a contenu dans le premier élément de suspension lla sera fonction de la pression Pb du liquide 7b contenu dans le deuxième élément de suspension llb. Comme la raideur de chaque élément de suspension lla et llb varie comme le carré de sa pression de fonctionnement Pa et Pb, on peut faire évoluer la raideur du système, ramenée à la roue, en faisant varier la pression du liquide contenu dans l'un desdits éléments de suspension, llb par exemple, par une action extérieure. A cet effet, l'élément de suspension llb est relié à un distributeur hydraulique 14, lui-même relié à une réserve de liquide à haute pression 15 et à un réservoir de retour de liquide 16. Le distributeur hydraulique 14 peut être, sans que cela soit limitatif, du type robinet à trois voies, ou du type détendeur de pression ou du type électro-valve proportionnelle. I1 peut être commandé manuellement par un organe de commande 17 situé dans le poste de conduite du véhicule ou piloté par un calculateur. La pression du liquide 7b est fonction de la quantité de liquide introduite dans l'élément de suspension llb ou retirée de cet élément de suspension par l'intermédiaire du distributeur 14 sous l'action de l'organe de commande 17. Le système de l'invention est avantageusement complété par un dispositif de correction d'assiette 18 agissant sur l'élément de suspension lla par l'intermédiaire d'un distributeur hydraulique supplémentaire 19, solidaire de la coque 3 et relié élastiquement au bras 2. Les figures 3 et 4 montrent des variantes de l'invention dans lesquelles les liquides 7a et 7b des deux éléments de suspension lla et llb agissent sur des surfaces respectives 20a et 20b du piston 8 d'un même vérin étagé 13, relié au bras 2 par la biellette 9. Dans la variante représentée sur la figure 3, les surfaces 20a et 20b sont prévues de telle manière que les forces de pression exercées par les liquides 7a et 7b agissent dans le même sens pour équilibrer la réaction du sol F. La figure 4 représente un mode de réalisation préféré de l'invention. Les surfaces 20a et 20b sont ici prévues de telle manière que les forces de pression exercées par le liquide 7b agissent dans le sens opposé aux forces de pression exercées par le liquide 7a sur le piston 8. A titre indicatif, la figure 5 montre, dans l'hypothèse de deux ressorts à gaz 12a, 12b ayant des caractéristiques identiques de pression et volume de gaz initiaux, la raideur théorique R à la roue, en fonction de l'évolution de la pression pilotée Pb de l'élément de suspension llb, cette évolution étant exprimée par le rapport Q/F, dans lequel Q représente l'action de la pression Pb de l'élément de suspension llb, cette action étant ramenée au droit du contact roue-sol. La courbe C1 correspond au mode de réalisation représenté sur la figure 3 et la courbe C2 à celui représenté sur la figure 4. La figure 6 montre un distributeur hydraulique 14 connu, du type robinet à trois voies, qui comporte un corps distributeur 21 et un tiroir distributeur 22 commandé par une manette 23 à rappel central élastique. Le basculement de la manette 23 vers la gauche met la réserve de liquide à haute pression 15 en communicationh avec l'élément de suspension llb et entraîne une augmentation de la pression Pb. Le basculement de la manette 23 vers la droite entraîne au contraire une évacuation du liquide contenu dans l'élément de suspension llb vers le réservoir de retour 16. La figure 7 montre un distributeur hydraulique 14 connu, du type détendeur de pression dans lequel un ressort 24 est interposé entre le tiroir distributeur 22 et une vis 25 solidaire du corps distributeur 21. La pression Pb est proportionnelle à l'action du ressort 24 qui est elle-même fonction de la position angulaire de la vis 25. La figure 8 montre schématiquement un distributeur hydraulique 14 connu, du type électro-valve proportionnelle, relié à un calculateur électronique 26. Ce calculateur 26 peut agir sur l'électro-valve en fonction de plusieurs paramètres, notamment la vitesse, l'accélération, la charge du véhicule et le choix du conducteur. REVENDICATIONS 1. Système de suspension hydropneumatique destiné à établir une liaison élastique entre une masse suspendue (3) et au moins une masse non suspendue (1), du type comportant des éléments de suspension (11) constitués de ressorts à gaz (12) coopérant avec au moins un vérin hydraulique (13), chaque élément de suspension (11) renfermant un liquide sous pression agissant sur le piston (8) dudit vérin (13), caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux éléments de suspension (11e, llb) disposés en parallèle entre ladite masse suspendue (3) et la ou lesdites masses non suspendues (1), lesdits éléments de suspension (11e, llb) étant répartis en deux groupes comportant chacun au moins un élément de suspension, et en ce qu'il comporte en plus des moyens (14) pour faire varier, à la demande, la pression(Pb) des fluides (7b) contenus dans les éléments de suspension (lob) de l'un desdits groupes. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un élément de suspension au moins (11e) de l'autre desdits groupes est relié à un correcteur (18) permettant de corriger les variations de hauteur de ladite masse suspendue (3) par rapport à la masse non suspendue (1). 3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les liquides sous pression (7a, 7b) d'au moins deux éléments de suspension (11e, llb) appartenant à des groupes différents exercent leur pression sur les surfaces appropriées (20a, 20b) du piston (8) d'un même vérin étagé (13). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites surfaces de piston (20a, 20b) sont prévues de telle manière que les forces de pression exercées par lesdits liquides sous pression (7a, 7b) agissent dans le même sens sur ledit piston (8). 5. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites surfaces de piston (20a, 20b) sont prévues de telle manière que les forces de pressions exercées par certains desdits liquides (7) sur ledit piston (8) agissent dans le sens opposé aux forces de pression exercées par les autres desdits liquides (7a). 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier la pression (Pb) des liquides contenus dans les éléments de suspension (lob) de l'un desdits groupes comportent un distributeur hydraulique du type robinet trois voies commandé manuellement. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier la pression (Pb) des liquides contenus dans les éléments de suspension (lob) de l'un desdits groupes comportent un distributeur hydraulique du type détendeur de pression commandé manuellement. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier la pression (Pb) des liquides contenus dans les éléments de suspension (lob) de l'un desdits groupes comportent un distributeur hydraulique du type électro-valve proportionnelle commandé par un calculateur.