Brevet FR2663100A1 — publié le 19911213

i "Coussin d'air à raidissement réversible, en particu- lier pour un véhicule " L'invention a trait à un coussin d'air à raidissement réversible, en particulier pour un véhi- cule, avec une chambre à air principale délimitée par un soufflet flexible, dans lequel une face frontale du soufflet est reliée à un piston pouvant se mouvoir dans le sens axial et dans la chambre à air principa- le, de telle sorte que la chambre à air principale contient un volume d'air opérationnel variable, avec une chambre à air complémentaire limitée par des pa- rois rigides et ayant un volume d'air complémentaire constant et avec une paroi commune aux deux chambres et avec une soupape commandable se trouvant sur la pa- roi commune pour une liaison ou une séparation commu- table du volume d'air opérationnel et du volume d'air complémentaire. Un coussin d'air connu (EP O 166 702 A 2) consiste en une chambre à air principale délimitée par un soufflet, dans lequel une face frontale du soufflet est reliée à un piston se déplaçant dans le sens axial et dans la chambre à air principale, de telle sorte que la chambre à air principale contient un volume d'air opérationnel variable En outre, il est prévu une chambre à air complémentaire délimitée par des pa- rois fixes, ayant un volume d'air complémentaire cons- tant et une paroi commune avec la chambre à air prin- cipale Sur la paroi commune, est disposée une soupape commandable pour relier ou séparer de façon réversible le volume opérationnel et le volume complémentaire d'air. Selon que le volume d'air complémentaire est mis en communication ou séparé, il est visible que le raidissement du coussin sera modifié par la variation 1 O du volume d'air. Dans les véhicules, en particulier dans les véhicules automobiles, on tend à avoir, d'une part, pour le confort de marche, une suspension si possible molle, mais, d'autre part, une bonne stabilité trans- versale et longitudinale est requise, c'est-à-dire une faible inclinaison latérale et un faible roulis pen- dant les trajets en virage et un faible tangage lors des freinages Ces exigences contradictoires peuvent être remplies dans des véhicules à coussin d'air en les dotant d'un système de raidissement réversible. Dans les véhicules avec régulation du rou- lis, il est nécessaire d'augmenter le raidissement du coussin par des manoeuvres de conduite d'une fréquence propre de construction d'environ 1 Hertz à 2 Hertz. Avec cette augmentation pour le raidissement anti- roulis, on peut se passer du stabilisateur sans cela nécessaire pour les véhicules à coussin d'air Dans les coussins d'air à deux chambres avec soufflet, le volume opérationnel du coussin ne peut pas être réduit au-delà d'une fréquence propre de construction d'envi- ron 1,2 à 1,4 Hertz Dans ce cas, on ne peut pas se passer d'un stabilisateur. Dans les coussins d'air connus du type dé- crit ci-dessus (EP O 166 702 A 2) le volume d'air com- plémentaire et la soupape sont disposés sur le piston mobile, à l'endroit o les parois du soufflet se trou- vent libres De cette façon, on a une construction re- lativement longue avec un soufflet dont le coussin à une grande raideur propre Il faut que les canalisa- tions de commande pour la soupape mobile soient rac- cordées d'une manière flexible et mobile. Dans un coussin d'air à deux chambres, sem- blable (DE-OS 1 530 632) avec raidissement réversible, la commande de la mise en circuit du volume d'air com- plémentaire est réalisée au moyen de variations de pression à basse fréquence exercées sur un actionneur à membrane. Un coussin d'air connu (brevet US 2 115 072) à soufflets flexibles contient une commande de soupape d'une configuration telle que de l'air comprimé est envoyé à partir d'un réservoir, de telle façon que la distance entre la carrosserie et le sol ou la garde au sol, demeure constante, quel que soit l'état de charge du véhicule. Une soupape d'un type connu entre deux cham- bres dont les pressions sont différentes (DE-OS 37 23 033) par exemple d'un coussin d'air à deux chambres, contient en vue de réduire la force d'action, une sou- pape auxiliaire montée sur le corps de soupape, soupa- pe auxiliaire dont la section de passage est sensible- ment plus petite que la section de passage de la sou- pape tout entière à ouvrir ou à fermer Grâce à ce dispositif d'actionnement, c'est le corps plus petit de soupape de la soupape auxiliaire qui est d'abord soulevé de son siège et seulement ensuite le corps de soupape plus grand de la soupape proprement dite. Un coussin d'air connu en liaison avec un amortisseur (DE-OS 3 522 869) contient un système de commutation dur-mou, fonction de la vitesse du véhicu- le, dans lequel on peut aussi relier, de façon comman- dée, une chambre à air principale à une chambre à air complémentaire La construction pratique du coussin d'air en liaison avec l'amortisseur est également con- nue dans son principe par le brevet allemand 3 403 648 La chambre à air complémentaire est, dans ce cas, disposée au-dessus de la chambre d'air principale, le soufflet se trouve toutefois, par ses parois extérieu- res, également ici libre à l'intérieur d'un ressort hélicoïdal Les éléments de commande pour commander une commutation et qui ont la forme d'une tige de pis- ton, sont reliés au piston du coussin d'air et, de cette façon, sont également fixés d'une manière défa- vorable aux parties mobiles de l'essieu. Selon un autre coussin d'air à deux chambres connu (EP O 193 035 Bl) la chambre d'air complémentai- re est disposée au-dessus de la chambre d'air princi- pale, les parois du soufflet se trouvant toutefois, également libres ici. Dans un coussin hydraulique (DE-OS 31 14 882) avec un volume de liquide compressible et plu- sieurs chambres, on connaît un dispositif servant à compenser des-pertes éventuelles de liquide Ce dispo- sitif comporte un réservoir de liquide, des disposi- tifs pour transmettre une pression au liquide dans le réservoir ainsi qu'une soupape de commande qui relie le réservoir à la chambre hydraulique. Selon l'invention, la chambre à air complé- mentaire est disposée selon un engagement par la forme à l'extérieur de la chambre à air principale ou du soufflet, et le soufflet repose par sa surface exté- rieure sur la paroi intérieure qui l'entoure de la chambre à air complémentaire et se déroule et s'appuie radialement vers l'extérieur Comme la chambre à air complémentaire vient alors en prise par dessus le soufflet, on obtient de façon avantageuse une cons- truction plate et compacte La paroi intérieure du vo- lume complémentaire, sur laquelle repose la paroi du soufflet, présente des propriétés d'appui et de guida- ge telles qu'il est possible de diminuer le raidisse- ment propre de coussin du soufflet, une composante ra- diale de pression vers l'extérieur étant absorbée par la paroi rigide intérieure de la chambre à air complé- mentaire Le diamètre efficace varie alors seulement de façon négligeable en fonction de la pression du 1 o soufflet Grâce à l'appui radial du soufflet, le cous- sin d'air peut, également, absorber certaines faces latérales. Dans un mode de réalisation préférentiel, la soupape est disposée sur la face frontale axiale du coussin d'air sur la paroi fixe commune aux deux cham- bres et situées entre elles, la chambre à air princi- pale et la chambre à air complémentaire De cette fa- çon, la soupape est fixée sur le châssis du véhicule et n'est pas reliée, par exemple par l'intermédiaire du piston, aux parties mobiles de l'essieu On a be- soin de canalisations électriques ou pneumatiques pour la soupape et on peut les raccorder de façon avanta- geuse d'une manière non flexible, car on peut les in- staller de façon fixe sur le châssis du véhicule. Du fait que, dans ce cas, la soupape se trouve à la partie supérieure de la chambre à air principale, on peut remplir la chambre à air principa- le en partie de liquide d'une manière connue en soi, pour déterminer le raidissement du coussin Pour empê- cher le passage du liquide dans la chambre à air com- plémentaire, il est prévu de façon appropriée, des fi- bres de rebondissement. Grâce à l'enregistrement de la position de la surface du liquide à l'aide d'un détecteur de ni- veau, on peut, en outre, d'une manière simple, obtenir un signal sur le débattement juste adjacent en vue de son retardement pour en faire une régulation de niveau ou une régulation de roulis. Grâce à la construction selon l'invention avec une chambre à air complémentaire entourant la chambre à air principale, on peut mettre en position dure le coussin de telle façon que l'on obtienne éga- lement sans stabilisateur, un raidissement anti-roulis suffisant, pour qu'on puisse se passer de stabilisa- teur sur le véhicule. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la chambre à air principale a la forme d'un tuyau cylindrique, avec un soufflet constituant les parois cylindriques, en ce que le piston est disposé sur une face frontale de la chambre à air principale et que sur l'autre face frontale est formée la paroi rigide commune sur laquelle est disposée la soupape. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la chambre à air complémentaire est réalisée sous la forme d'un double cylindre creux, avec une pa- roi cylindrique extérieure et une paroi cylindrique intérieure à une certaine distance de la première dans le sens radial, la paroi cylindrique intérieure repo- sant en tant que paroi intérieure enveloppante sur la face extérieure cylindrique du soufflet, en ce que le cylindre double creux s'étend dans le sens axial du côté du piston assez loin pour que la zone cylindrique du soufflet soit également enserrée quand le coussin d'air est étiré au niveau haut et le double cylindre creux entre les parois cylindriques est fermé par une paroi frontale et en ce que la chambre à air complé- mentaire s'étend dans le sens axial au milieu du cous- sin d'air sur toute la paroi commune située du côté frontal et la soupape est disposée à cet endroit. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, dans la chambre à air principale est contenu un liquide pour déterminer le raidissement du coussin. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, dans la chambre à air principale est disposé au moins un filtre de rebondissement avant les orifi- ces de liaison de la soupape avec la chambre à air ad- ditionnelle filtre qui empêche le passage du liquide dans la chambre à air complémentaire lorsque la soupa- pe est ouverte. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, un détecteur de niveau est inséré à partir du haut dans le liquide de façon fixe, détecteur qui en- registre la position de la surface du liquide, grâce à quoi, d'une part, on peut surveiller la situation du liquide et, d'autre part, on reçoit un signal pour le débattement directement adjacent en vue de son retrai- tement en régulation de niveau ou régulation du rou- lis. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la soupape consiste en une soupape pneumati- que à tiroir 2/2 servant de soupape de commutation, qui est actionnée par une conduite pneumatique de com- mande, laquelle, de son côté est alimentée par une électro-vanne 3/2. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la soupape consiste en une soupape à tiroir 2/2 directement actionnée électriquement et servant de soupape de commutation. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la soupape est fermée en cas de panne d'éner- gie, c'est-à-dire s'il n'y a pas de courant ou de pression. L'invention va être être expliquée plus en détail avec les dessins à l'appui. la figure 1 représente une coupe longitu- dinale à travers une première forme de réalisation d'un coussin d'air, la figure 2 représente une coupe longitu- dinale à travers une deuxième forme de réalisation d'un coussin d'air. A la figure 1, un coussin d'air 1 est repré- senté selon une première forme de réalisation, avec une chambre à air principale 3 délimitée par un souf- flet flexible 2 Une face frontale du soufflet 2 est constituée comme un piston 4 rigide, mobile dans le sens axial dans la chambre à air principale 3, qui, de ce fait, contient un volume d'air opérationnel varia- ble. Le piston 4 est relié lors de l'insertion du coussin d'air 1 dans un véhicule aux essieux. Il est en outre prévu une chambre à air ad- ditionnelle 5, qui est disposée selon un engagement positif à l'extérieur de la chambre à air principale 3 autour de celle-ci ou du soufflet 2, si bien que le soufflet 2 réalisé avec une forme cylindrique repose par ses faces extérieures sur la paroi intérieure 6, qui l'entoure, de la chambre à air complémentaire ou se déroule sur celle-ci et s'appuie dans le sens ra- dial vers l'extérieur. La chambre à air complémentaire 5 est alors réalisée comme un cylindre creux double, avec une pa- roi cylindrique extérieure 7 et la paroi cylindrique intérieure 6 Sur la face frontale inférieure, la chambre à air complémentaire 5 est fermée entre les parois cylindriques 6, 7 par une paroi frontale infé- rieure 8 Dans le-sens axial, le cylindre creux double ou les parois 6, 7 du cylindre, s'étendent assez loin vers le bas pour que la zone extérieure cylindrique du soufflet soit entourée, même en position haute, c'est- à-dire quand le coussin d'air est dilaté au maximum lorsque le débattement est maximum. La position correspondant à une position moyenne de niveau normal est représentée sur la figure 1 La position correspondant au niveau haut (par rap- port à un niveau de liquide qui est davantage expliqué ci-après) est représentée par la ligne 9, le niveau normal par la ligne 10 et le niveau bas qui correspond à un coussin d'air dilaté au maximum, par la ligne 11. Sur la face supérieure se trouve une zone 12 constituant une paroi commune entre la chambre à air principale 3 et la chambre à air complémentaire 5, cette dernière s'étendant sur toute cette zone 12 sur le milieu du coussin d'air dans le sens axial et étant fermé par un couvercle 13 vers le haut. Dans l'axe médian se trouve sur la paroi commune 12, une soupape 14, par laquelle la chambre à air complémentaire 5 susceptible d'être commandée peut être reliée à la chambre à air principale 3. Pour déterminer le raidissement du coussin, la chambre à air principale 3 contient d'une manière connue en soi, un liquide, dont les lignes 9, 10, 11 indiquent le niveau haut, normal et bas correspondant. Un filtre de rebondissement 15 est disposé dans la chambre à air principale 3 avant les orifices de liaison 16, 17 sur la soupape 14, pour empêcher un débordement du liquide dans la zone de la chambre à air complémentaire 5 La soupape 14 contient un piston 18, pouvant être commandé, comprimé par un ressort, qui libère les orifices de liaison 16 (côté gauche du dessin) ou les obture (côté droit du dessin). En ce qui concerne la soupape 14, il s'agit d'une soupape à tiroir 2/2 faisant office de soupape de commutation, qui est actionnée par l'intermédiaire d'une conduite de commande pneumatique 19 (indiquée schématiquement) par une électrovanne 3/2 Un tel ac- tionnement pneumatique a l'avantage que l'on peut com- muter avec une unique électrovanne tous les soufflets d'un essieu ( par exemple 4 soufflets d'un essieu ar- rière) ou tous les soufflets d'un véhicule en même temps Quand le courant ou la pression est coupé, la soupape 14 est fermée. Il est prévu un raccord 21 pour l'alimenta- tion en énergie et une régulation du niveau. Ala figure 2 une autre forme de réalisation est représentée qui se distingue essentiellement de la forme de réalisation représentée à la figure 1 seule- ment par un détecteur additionnel de niveau Par ail- leurs, toutes les autres pièces semblables sont dés- ignées par les mêmes références qu'à la figure 1. Le détecteur de niveau 22 a la forme d'un bâton et pénètre à partir du haut, dans la zone de la chambre à air principale 3 Comme on peut le voir sur la figure 2, il plonge par sa zone de détection active suffisamment loin pour pouvoir capter tous les niveaux du liquide, depuis le niveau haut (ligne 9) jusqu'au niveau bas (ligne 11) Le piston 4 est ici, également, rempli de liquide, le détecteur de niveau 22 plongeant également dans ce piston 4 lorsque le système est en compression Grâce au détecteur de niveau, on peut, d'une part, surveiller la position du liquide et, d'autre part, on reçoit un signal pour le déballement directement adjacent en vue de son retraitement en ré- gulation de niveau ou régulation du roulis De la sor- te, on extrait d'une manière simple de la situation du liquide une mesure du niveau du coussin d'air. il REVENDICATIONS 1. Coussin d'air à raidissement réversible, en particulier pour un véhicule avec une chambre à air principale délimitée par un soufflet flexible, dans lequel une face frontale du soufflet est reliée à un piston pouvant se mouvoir dans le sens axial et dans la chambre à air principale, de telle sorte que la chambre à air principale contient un volume d'air opé- rationnel variable, avec une chambre à air complémen- taire limitée par des parois rigides et ayant un volu- me d'air complémentaire constant et avec une paroi commune aux deux chambres et avec une soupape comman- dable se trouvant sur la paroi commune pour une liai- son ou une séparation commutable du volume d'air opé- rationnel et du volume d'air complémentaire, coussin d'air caractérisé en ce que la chambre à air complé- mentaire est disposée selon un engagement par la forme à l'extérieur de la chambre à air principale ( 3) ou du soufflet ( 2), et le soufflet ( 2) repose par sa surfa- ce extérieure sur la paroi intérieure ( 6) qui l'entou- re de la chambre à air complémentaire ( 5). 2. Coussin d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre à air principale ( 3) a la forme d'un tuyau cylindrique, avec un soufflet ( 2) constituant les parois cylindriques, en ce que le piston ( 4) est disposé sur une face frontale de la chambre à air principale et que sur l'autre face fron- tale est formée la paroi rigide commune ( 12) sur la- quelle est disposée la soupape ( 14). 3 Coussin d'air selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre à air complémentaire ( 5) est réalisée sous la forme d'un double cylindre creux, avec une paroi cylindrique extérieure ( 7) et une paroi cylindrique intérieure ( 6), à une certaine distance de la première dans le sens radial, la paroi cylindrique intérieure reposant en tant que paroi in- térieure enveloppante sur la face extérieure cylindri- que du soufflet, en ce que le cylindre double creux s'étend dans le sens axial du côté du piston ( 4) assez loin pour que la zone cylindrique du soufflet ( 2) soit également enserrée quand le coussin d'air ( 1) est éti- ré au niveau haut (ligne 9) et le double cylindre creux entre les parois cylindriques ( 6, 7) est fermé par une paroi frontale ( 8) et en ce que la chambre à air complémentaire ( 5) s'étend dans le sens axial au milieu du coussin d'air sur toute la paroi commune si- tuée du côté frontal et la soupape ( 14) est disposée à cet endroit. 4. Coussin d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans la chambre à air principale ( 3) est contenu un liquide (niveau de liquide 9, 10, 11) pour déterminer le rai- dissement du coussin. 5. Coussin d'air selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans la chambre à air principale ( 3) est disposé au moins un filtre de rebondissement ( 15) avant les orifices de liaison ( 16, 17) de la sou- pape ( 14) avec la chambre à air additionnelle ( 5), filtre qui empêche le passage du liquide dans la cham- bre à air complémentaire ( 5) lorsque la soupape ( 14) est ouverte. 6. Coussin d'air selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'un détec- teur de niveau ( 22) est inséré à partir du haut dans le liquide de façon fixe, détecteur qui enregistre la position de la surface du liquide, grâce à quoi, d'une part, on peut surveiller la situation du liquide et, d'autre part, on reçoit un signal pour le débattement directement adjacent en vue de son retraitement en ré- gulation de niveau ou régulation du roulis. 7. Coussin selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisé en ce que la soupape ( 14) consiste en une soupape pneumatique à tiroir 2/2 servant de soupape de commutation, qui est actionnée par une conduite pneumatique ( 19) de commande, laquel- le, de son côté est alimentée par une électro-vanne ( 20) 3/2. 8. Coussin d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la soupape ( 14) consiste en une soupape à tiroir 2/2 directement actionnée électriquement et servant de soupape de com- mutation. 9. Coussin d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la soupape ( 14) est fermée en cas de panne d'énergie, c'est-à- dire s'il n'y a pas de courant ou de pression.