Brevet FR2662977A1 — publié le 19911213

La présente invention concerne un élément de suspension pour véhicule qui est plus particulièrement adapté aux véhicules à deux roues et comporte un ressort précontraint monté entre deux demi-boitiers dont l'un est fixé au châssis du véhicule, tandis que l'autre peut coulisser par rapport au premier sous l'action par exemple de la charge et/ou des dénivellations de la route. La souplesse de la suspension obtenue, ctest-à-dire le rapport entre la course des déplacements d'un demi-boitier par rapport à l'autre et la charge appliquée, dépend de la précontrainte donnée initialement au ressort. En conséquence, chaque élément de suspension est réglé de façon à assurer la souplesse désirée pour une gamme de charges donnée. Or, on constate que la gamme de charges correspondant au réglage ne peut pas être suffisamment étendue pour être adaptée aux possibilités d'utilisation du véhicule et que souvent celui-ci transporte des charges nettement supérieures ou nettement inférieures. Ceci est notamment le cas pour les véhicules à deux roues qui peuvent être utilisés soit par le pilote seul, soit par le pilote accompagné d'un passager. I1 existe actuellement des éléments de suspension qui sont munis d'un vérin hydraulique de réglage de la précontrainte du ressort en fonction de la charge. Le vérin est relié à une commande extérieure, par exemple au tableau de bord du véhicule, et l'utilisateur peut ainsi rétablir la souplesse désirée. Malheureusement la suspension est rendue complexe et délicate à entretenir et en outre la commande ne réagit qu'avec un certain retard, de sorte que l'on ne peut obtenir une compression moyenne sensiblement constante. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant un élément de suspension qui, en comportant lui même les moyens de commande du vérin hydraulique, permette d'obtenir automatiquement et quasi-immédiatement l'adéquation désirée de la précontrainte du ressort et de la charge et assure ainsi une compression moyenne constante à l'élément de suspension. Cette invention a en effet pour objet un élément de suspension à ressort précontraint comportant un ressort hélicoïdal monté dans un boitier télescopique, muni d'un organe central de guidage également télescopique, et un vérin hydraulique de réglage de la précontrainte du ressort, qui comporte, à l'intérieur du boîtier, une réserve de fluide, un dispositif d'alimentation du vérin commandé par le déplacement relatif des deux parties du boitier en fonction de la force de compression exercée sur l'élément de suspension, et un dispositif de décharge du verin. Selon un mode de réalisation préféré l'orga- ne central de guidage constitue une pompe hydraulique du type piston et cylindre qui est reliée par un clapet de refoulement au vérin hydraulique. Ainsi tout déplacement relatif des boîtiers au-delà de la course utile correspondant à une compression moyenne donnée est immédiatement transmis au vérin qui modifie en conséquence la précontrainte du ressort. Le dispositif de décharge de la pompe peut être un circuit de décharge reliant la chambre sous pression du vérin à la réserve de fluide en traversant le piston de la pompe dans la dernière partie de la course de détente de ce dernier. Selon une variante de réalisation, le dispositif de décharge est une fuite calibrée permanente du vérin hydraulique vers la réserve de fluide. La description ci-dessous de modes de réalisation, donnes à titre d'exemple non limitatif et représentés aux dessins annexés, fera d'ailleurs ressortir les avantages et caractéristiques de l'invention. Sur ces dessins La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un élément de suspension selon l'invention en position normale d'utilisation. La figure 2 est une vue analogue à la Fig.1 de l'élément de suspension lors d'un dépassement de la valeur normale de compression. Les figures 3 et 4 sont des vues analogues de l'élément de suspension respectivement en position de détente maximale et au début d'une compression à partir de cette position. La figure 5 est une vue analogue à la Fig.1 d'une variante de réalisation de l'élément de suspension. Comme le montrent les dessins, l'élément de suspension représenté comporte deux demi-boîtiers, respectivement 1 et 2, sensiblement cylindriques et montés télescopiquement l'un par rapport à l'autre, le demi-boîtier supérieur 2 étant destiné à être monté en un point fixe du véhicule tandis que le demi-boîtier inférieur 1 est destiné à être relié au support de la charge. Le demi-boîtier 2 comporte une tige centrale 4 qui coulisse dans un cylindre central 6 du demiboîtier inférieur 1 pour assurer le guidage de l'élément de suspension. Entre l'organe de guidage ainsi formé et les demi-boîtiers 1 et 2 est monté un ressort hélicoïdal 8 qui prend appui à sa partie supérieure sur le fond 10 du boîtier 2 et à sa partie inférieure sur un piston annulaire 12 de réglage de sa précontrainte. Le piston 12 est monté dans un cylindre annulaire délimité par la paroi latérale du boîtier 1, par le fond 16 de ce boîtier et par le cylindre central 6. Le cylindre est rempli d'un fluide hydraulique et constitue avec le piston 12 un vérin hydraulique 14. Au dessus du piston 12, le demi-boîtier 1 contient une réserve de fluide 20 qui est en communication avec la cavité intérieure 21 du cylindre 6 par un conduit 22, ménagé dans la paroi de ce cylindre 6, et soit un orifice latéral 24, soit un orifice d'aspiration 25, muni d'un clapet anti-retour 26, ménagé dans le fond de la cavité interne 21. Un orifice de refoulement 29 fermé par un clapet 30 relie la cavité 21 avec le fond de la chambre 32 du vérin hydraulique 14 de réglage de la précontrainte du ressort 8. L'ensemble de la tige centrale 4, du cylindre 6 et des orifices d'aspiration 25 et de refoulement 29, constitue ainsi une pompe hydraulique qui peut aspirer le fluide contenu dans la réserve 20 par l'orifice latéral 24 ou par l'orifice inférieur 25 tandis qu'elle refoule ce fluide soit vers la réserve, par l'orifice latéral 24, soit vers le vérin par l'orifice 29. Dans la paroi du cylindre 6 est également ménagé un conduit de décharge 34 qui part de la chambre 32 du vérin hydraulique, s'étend longitudinalement jusqu'au dessus de la réserve 20 et débouche en 36 dans la cavité interne 21 du cylindre 6. En fonctionnement normal de l'élément de suspension l'orifice 36 du conduit de décharge 34 est fermé par la tige centrale 4 constituant le piston de la pompe hydraulique (Fig.1). De préférence toutefois, cette tige centrale comporte une cavité interne 38 dont la paroi latérale est munie, au voisinage de sa partie inférieure, d'un orifice 40 permettant sa communication avec le conduit 34 et au voisinage de sa partie supérieure, d'un orifice 42 de communication avec la réserve 20 par un orifice 44 de la paroi du cylindre 6. Le demi-boîtier supérieur 2 comporte au moins un trou 46 permettant le maintien de son volume intérieur, et par suite de la réserve 20 de fluide hydraulique, à la pression atmosphérique. De même la cavité interne 38 du piston 4 contient du fluide hydraulique mais est partiellement remplie d'air à la pression atmosphérique. Tant que la force de compression exercée, par exemple par la charge, sur l'élément de suspension est adaptée à la précontrainte du ressort 8, le piston 4 de la pompe hydraulique se trouve dans la position représentée sur la Fig.1 c'est-à-dire dans une position dans laquelle l'orifice 24 de mise en communication de la cavité 21 de la pompe avec la réserve 20 est totalement ouvert tandis que l'orifice de décharge 40 de la cavité interne 38 du piston 4 est fermé. Si, sous l'effet d'rince variation de la charge ou de dénivellations de la route, le demi-boitier mobile 2 coulisse vers le bas, le piston 4 refoule le fluide hydraulique par l'orifice 24 en direction de la réserve 20. Au contraire, s'il coulisse vers le haut, du fluide hydraulique est aspiré de la réserve 20 vers la cavité 21 de la pompe. L'élément de suspension oscille sur une course utile ou course normale avec la souplesse désire. Par contre lorsque la charge portée par l'élément de suspension, ou plus exactement la force de compression exercée sur le boitier, augmente suffisamment pour provoquer, contre l'action du ressort 8, l'enfoncement du piston 4 dans le cylindre 6, le piston ferme l'orifice 24 de communication avec la réserve 20. Comme le montre clairement la Fig.2, le fluide hydraulique contenu dans la cavité 21 ne peut plus être refoulé en direction de la réserve 20. Il exerce donc un effort sur le clapet 30 qu'il ouvre et pénètre dans la chambre sous pression 32 du vérin. Le piston 12 est soulevé et la précontrainte du ressort 8 accrue. Dès que cette précontrainte est suffisante pour correspondre à la charge du moment, le demiboîtier supérieur 2 se soulève à nouveau et le piston 4 rouvre l'orifice 24. L'élément de suspension retrouve son fonctionnement normal mais sa souplesse est réduite. Toutefois le déplacement du piston 12 et, par suite, l'acroissement de la précontrainte du ressort sont limités par la présence dans la paroi interne du vérin hydraulique 14 d'un orifice 48 qui débouche dans le conduit 22 de liaison à la réserve 20. Cet orifice est normalement fermé par le piston 12 mais lorsque l'effort de compression atteint une valeur déterminée, le piston le dépasse et, comme le montre la Fig.2, dégage l'orifice 48 et met la chambre sous pression 32 en communication avec le conduit 22. Ainsi le fluide sous pression contenu dans la chambre 32 s'échappe en direction de la réserve 20. La pression décroît dans a chambre 32 et le piston 12 redescend c'est-à- dire referme l'orifice 48. Le piston 12 peut ainsi osciller par rapport à l'orifice 48 mais ne dépasse jamais longtemps cet orifice, qui détermine la précontrainte maximale du resort 8. Dans la majorité des cas cette contrainte maximale ne sera pas nécessaire et le piston 12 se stabilisera dans une position de fermeture de l'ori- fice 48 donnant au ressort 8 une précontrainte suffisante pour permettre au demi-boîtier supérieur 2 de remonter et au piston 4 de dégager l'orifice 24 de communication avec la réserve 20, c'est-à-dire à l'élément de suspension de reprendre sa position de fonctionnement normal. A l'inverse, lorsque l'élément de suspension est soumis à une charge faible par rapport à la précontrainte du ressort 8, ou même en l'absence de charge, le ressort 8 tend à écarter l'un de l'autre les demi-boîtiers 1 et 2. Le piston 4 remonte dans le cylindre 6 jusqu'à une position de détente maximum de la pompe hydraulique c'est-à-dire jusqu a une position dans laquelle l'orifice 40 de la cavité interne 38 vient en regard de l'orifice 36 de sortie du conduit de décharge 34 (Fig.3). La cavité 38 étant partiellement remplie d'air à la pression atmosphérique tandis que le conduit de décharge 34 est à la même pression que la chambre 32 du vérin hydraulique, le fluide hydraulique contenu dans cette chambre 32 s'échappe et pénètre dans la cavité 38 en comprimant l'air qui y est contenu.La pression dans la chambre 32 diminue et le piston 12 recule en direction du fond du demi-boîtier 1. La précontrainte du ressort 8 est réduite, ce qui permet au piston 4 de commencer à redescendre dans le cylindre 6. L'orifice 40 du piston s'éloigne donc du conduit de décharge 34 dont l'orifice 36 est à nouveau fermé (Fig.4). Par contre l'orifice supérieur 42 du piston 4 vient en regard de l'orifice 44 du cylindre 6 de sorte que le fluide hydraulique en excés dans la cavité 38, au dessus de l'orifice 42, est refoulé en direction de la réserve 20, par l'air qui a été comprimé. La pompe hydraulique 4, 6 se trouve dans une position de fonctionnement normal de l'élément de suspension. En effet sous l'effet d'une dénivellation de la route ou d'un accroissement de la charge, le piston 4 peut descendre dans le cylindre 6 et refouler le fluide hydraulique contenu dans la cavité 21 de ce cylindre en direction de la réserve 20, par l'orifice 24r sans agir sur le vérin hydraulique. Toutefois une réduction de la force de compression exercée sur l'élément de suspension provoque une remontée du piston 4 et un retour à la position de détente maximale représentée sur la Fig.3 et commande ainsi une nouvelle réduction de la précontrainte du ressort 8. Dans tous les cas après quelques oscillations des demi-boîtiers 2 et 1 l'un par rapport à l'autre, le piston 12 du vérin hydraulique atteint la position qui donne au ressort hélicoïdal 8 la précontrainte adaptée à la charge et permet au piston 4 d'osciller en réglage souple sans ouvrir l'orifice 36 ni fermer l'orifice 24. Il est clair que, par exemple, sur un véhicule non utilisé et/ou en l'absence de toute charge, l'élément de suspension est en position de détente maximum, par exemple dans la position représentée sur la Fig.3, dans laquelle la précontrainte est minimale. Dès que le véhicule est utilisé, le piston 4 est enfoncé dans le cylindre 6 jusqu'à la position d'évacuation de la cavité 38 en direction de la réserve 20 puis continue à descendre et peut même atteindre la partie inférieure de ce cylindre en fermant l'orifice 24 et en provoquant l'alimentation de la chambre sous pression 32 du vérin 12, c'est-à-dire l'accroissement de la précontrainte du ressort 8 jusqu'à l'obtention de la précontrainte désirée. Ainsi quelle que soit la précontrainte de départ et la charge supportée par l'élément de suspension1 celui-ci est automatiquement réglé de façon à obtenir l'adéquation désirée entre la précontrainte et la charge, c'est-à-dire à permettre à l'élément de suspension d'oscilller sur une course moyenne déterminée, toujours la même. Selon une variante de réalisation représentée sur la Fig.5, le circuit de décharge constitué par le conduit 34 et la cavité 38 est remplacé par une fuite permanente reliant la chambre sous pression 32 du vérin hydraulique avec la réserve de fluide 20. De préférence, comme représenté, cette fuite est constituée par un jeu 56 ménagé entre le piston 52 et la paroi du demi-boîtier 1. En conséquence du fluide s'échappe régulièrement, bien que faiblement, de la chambre 32 dont la pression tend à se réduire et à provoquer ainsi une réduction de la précontrainte du ressort 8. Tant que la charge est faible, ou les dénivellations de la route modérées, le déplacement du piston 54 de la pompe hydraulique d'alimentation de la chambre 32 est faible et ne provoque pas la fermeture de l'orifice 24, de sorte que l'élément de suspension reste en réglage souple fournissant le confort maximum. Par contre si la charge sur le véhicule est élevée, ou lorsque les dénivellations sont importantes, la compression de l'élément de suspension déplace le piston 54 jusqu'à la fermeture de l'orifice 24 et au refoulement d'une certaine quantité de fluide hydraulique à travers le clapet 30 en direction de la chambre sous pression 32 du vérin. Le piston 52 est soulevé et commande un durcissement du réglage de l'élément de suspension. Comme dans l'exemple de réalisation précédent, le déplacement vers le haut du piston 54 est limité par l'ouverture de l'orifice 48 qui permet l'échappement du fluide contenu dans la chambre 32 en direction de la réserve 20. La fuite permanente 56 en provoquant une réduction progressive permanente de la pression à l'intérieur de la chambre 32 ne permet pas de maintenir le piston 52 dans la position de réglage dur mais tend à provoquer un retour progressif vers un réglage plus souple. L'élément de suspension est toutefois maintenu dans la position qui correspond à l'adéquation désirée entre la précontrainte du ressort 8 et les efforts de compression exercés sur l'élément de suspension car dès que le réglage devient trop souple, la chambre 32 est à nouveau alimentée pour accroître la précontrainte. A l'inverse, dès que le réglage devient trop dur, que la charge soit réduite ou que les conditions d'utilisation s'améliorent, le ressort 8 assure la remontée du piston 54 dans le cylindre de la pompe hydraulique, ce qui interrompt l'alimentation de la chambre 32 et permet au piston 54 d'osciller à nouveau au dessus de l'orifice 24 et à l'élément de suspension de fonctionner dans les conditions de souplesse idéale. Ainsi quel que soit son mode de réalisation, l'élément de suspension objet de l'invention permet d'utiliser le véhicule dans des conditions extrêmement diverses, c'est-à-dire avec des charges variables et sur des terrains plus ou moins accidentés, et assure automatiquement lui-même son réglage, sans la contribution d'aucun organe extérieur. Bien entendu diverses modifications pourraient être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Elément de suspension à ressort précontraint comportant un ressort hélicoïdal (8) monté dans un boîtier télescopique (1, 2), muni d'un organe central de guidage (4, 6) également télescopique, et un vérin hydraulique (14, 52) de réglage de la précontrainte du ressort, caractérisé en ce qu'il comporte, à l'intérieur du boîtier, une réserve de fluide (20), un dispositif (4, 6) d'alimentation du vérin, commandé par le déplacement relatif des deux parties du boîtier en fonction de la force de compression exercée sur l'élément de suspension, et un dispositif de décharge du vérin (34, 38 - 56). 2. Elément de suspension suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation du vérin comporte une pompe hydraulique du type piston et cylindre (4, 6) qui est munie d'un clapet (30) de refoulement vers le vérin s' ouvrant, lorsque l'élément de suspension est comprimé, au voisinage de la fin de course de compression de la pompe. 3. Elément de suspension suivant la revendication 2, caractérisé en cette la pompe hydraulique comporte un orifice latéral libre (24), d'aspiration et de refoulement dans la réserve de fluide (20), qui est fermé par le piston (4, 54) de cette pompe, lorsque ce piston dépasse une position limite de compres sion normale de l'élément de suspension. 4. Elément de suspension suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la pompe hydraulique est constituée par l'organe central (4, 6, 54) de guidage du boîtier. 5. Elément de suspension suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de décharge du vérin comporte un circuit de décharge (34, 44) qui relie la chambre sous pression (32) du vérin à la réserve (20) à travers le piston (4) de la pompe dans la dernière partie de la course de détente de ce dernier. 6. Elément de suspension suivant la revendication 5, caractéri n c-e que le piston (4) de la pompe hydraulique est constitué par une tige de guidage central reliée au demi-boîtier supérieur (2) et comporte une cavité interne (38) munie d'un orifice inférieur (40) de mise en communication avec la chambre sous pression (32) du vérin hydraulique en fin de course de détente du piston de la pompe. 7. Elément de suspension suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la cavité interne (38) du piston (4) est partiellement remplie d'air à la pression atmosphérique qui est comprimé par le fluide hydraulique issu de la chambre sous pression (32) du vérin. 8. Elément de suspension suivant l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la cavité interne (38) du piston (4) comporte un orifice supérieur (42) de mise en communication avec la réserve de fluide (20) au voisinage de la position de fin de course de détente du piston. 9. Elément de suspension suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la réserve de fluide (20) est contenu dans le demiboîtier inférieur (1) lui-même. 10. Elément de suspension suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de décharge est constitué par une fuite calibrée permanente du vérin hydraulique vers la réserve de fluide (20). 11. Elément de suspension suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la fuite permanente est constituée par un jeu (56) entre le piston (52) du vérin hydraulique et la paroi du demi-boîtier (1) constituant le cylindre de ce vérin et le récipient de la réserve (20). 12. Elément de suspension suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (48) de limitation de la précontrainte du ressort (8) à une valeur maximale déterminée. 13. Elément de suspension suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte un orifice (48) de mise en communication de la chambre (32) du vérin hydraulique avec la réserve (20), qui est fermé par le piston (12) de ce vérin tant que la précontrainte n'atteint pas la valeur maximale déterminée.