Brevet FR2671519A1 — publié le 19920717

DISPOSITIF DE SUSPENSION POUR VEHICULE AUTOMOBILE OU EQUIVALENT. La présente invention est relative aux organes de suspension notamment des véhicules automobiles. Le dispositif proposé remplace la structure mécanique équipant les véhicules actuellement en service afin de les doter d'une suspension dite "active", la dite structure comprenant essentiellement pour une roue - Le(s) triangle(s) de suspension solidaire(s) en un point de la coque du véhicule. Ce(sr triangle(s) est (sont) porteur(s) de l'axes de la roue. - La barre de torsion solidaire à chacune de ses extrémités du triangle de suspension et de la coque du véhicule qui maintient la hauteur de suspension de ce véhicule et qui donne à la roue équipée une position stable par rapport à la coque. A cet ensemble mécanique s'ajoute un amortisseur hydraulique ou mécanique qui limiteFles variations de vitesse et l'amplitude du déplacement de la roue par rapport à la coque du véhicule. La barre de torsion peut être remplacée par un ressort hélico!dal Cet ensemble, tel que décrite, est totalement passif qui ne permet pas de correction d'assiette, de hauteur de suspension, ou de doser la variation de vitesse et d'amplitude du déplacement de la roue par rapport à la coque du véhicule.D'autres structures existent que font appel aux techniques hydrauliques associées à un circuit pneumatique nécessitant une source d'énergie hydraulique, différentes valves ou électrovalves de nombreux conduits et une réserve d'énergie pneumatique. Le dispositif suivant l'invention est constitué essentiellement d'un vérin dont le corps est solidaire de la coque du véhicule et dont la tige est solidaire du triangle de suspension porteur de l'axe de roue. La tige comporte deux pistons délimitant trois chambres, une d'ellle est remplie d'air au travers d'une électrovalve, les deux autres sont remplies de liquide hydraulique. Ces deux autres chambres comportent à leurs extrémités sur le corps de vérin des orifices reliées par deux conduits à une pompe hydraulique entraînée par un moteur électrique à deux sens de rotation immergé ou non. La chambre pneumatique lorsque l'air qui la remplit est compressé assure le rôle de l'amortisseur. La pompe hydraulique quand à elle permet de s'affranchir de source d'énergie hydraulique et pneumatique, contrôle grâce à un calculateur qui assure le pilotage du moteur de pompe en sens et vitesse de rotation, la variation de vitesse de déplacement et l'amplitude de la tige du vérin dans son corps et par conséquent le débattement de la roue par rapport à la coque du véhicule. La pompe hydraulique assure également - La correction d'assiette, la hauteur de suspension du véhicule par rapport au sol. - Son utilisation à la fois comme actionneur contrleur de déplacement de la roue par rapport à la coque et comme capteur de déplacement au travers de l'écoulement du liquide hydraulique qui met la pompe en mouvement lorsque son moteur électrique d'entraînement n'est pas alimenté. En conclusion, ce vérin remplace l'amortisseur et le dispositif mécanique de suspension conventionnel en le simplifiant, sans apport de source d'énergie hydraulique et pneumatique. La présente invention a donc pour objet un dispositif de suspension notamment pour véhicule automobile constitué d'un vérin hydraupneumatique à deux pistons solidaires de la tige du dit vérin délimitant trois chambres, caractérisé par le fait que l'une d'entre elles est mise en communication avec l'atmosphère par l'interposition d'une électrovalve et dont le volume d'air lorsque l'électrovalve est fermée peut être compressée par le piston délimitant la-dite chambre, les deux autres chambres étant raccordées par deux ouvertures situées aux deux extrémités opposées de celles-ci sur le corps du vérin par l'intermédiaire de deux conduits à une pompe hydraulique entraînée par un moteur électrique à deux sens de rotation, l'ensemble du volume compris dans les deux chambres sus décrites et la pompe hydraulique étant remplie de liquide hydraulique, des moyens étant prévus pour actionner la pompe hydraulique de façon à faire sortir la tige du vérin pour obtenir la hauteur de suspension normale du véhicule et remplir la chambre pneumatique d'air grâce à l'ouverture de l'électrovalve qui met celle-ci en communication avec l'atmosphère, des moyens étant prévus pour mesurer et contrôler en amplitude et signe le courant absorbé par le moteur électrique d'entraînement de la pompe hydraulique de façon telle à soustraire ou additionner à la pression due au transfer normal du liquide hydraulique de l'une à l'autre des chambres, la pression générée par la pompe hydraulique : ainsi le déplacement de la tige du vérin et sa vitesse ou le déplacement de la roue par rapport à la coque sont dépendants de l'action de la pompe hydraulique en complément de l'action due à la compression ou la détente de l'air dans la chambre pneumatique. Selon l'invention, la pompe hydraulique est entraînée par un moteur électrique à deux sens de rotation dont le contrôle est assuré par un calculateur qui assure la fonction de calcul de dV/dt de la tige du vérin et la commande en couple de ce meme moteur. Conformément au mode de réalisation préféré de l'invention, la pompe hydraulique est une pompe à engrenages à moteur immergé ou non. Ces deux engrenages seront de nature différente, par exemple l'un en matière plastique et l'autre en métal, entraînés par le moteur de type synchrone autopiloté immergé ou non. L'autopilotage étant assuré grâce à trois sondes coopérant avec des aimants solidaires de l'axe du moteur. Ces trois sondes grâce au calculateur permettent le calcul de la vitesse du moteur et ses variations Selon l'invention, le calculateur dispose de moyens logiciels capables de traiter également la hauteur de suspension du véhicule et la "dureté" de réponse de celle-ci. Par ailleurs, selon l'invention, à chaque pompe est avantageusement associé un circuit de dérivation sur lequel est disposé une électrovalve normalement fermée, des moyens de commande issus du calculateur connectés à celle-ci permettant l'ouverture de cette électrovalve pour désactiver la pompe associée en cas de défaillance de celle-cl, blocage mécanique en particulier. Cet état est détecté grâce à la mesure de la vitesse de celui-ci. Selon l'invention, le chambre pneumatique est remplie d'air grâce à l'électrovalve de mise à l'atmosphère commandée par le calculateur à laquelle elle est reliée. Cette commande s'effectue sous le contrôle d'un logiciel qui teste la demande du chauffeur, ou par défaut de celleci impose la hauteur dite normale. Ce logiciel teste le courant consommé par le moteur et le nombre de tour effectué parce moteur et calcule le dV/dt de celui-ci. Pour mieux illustrer l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé Sur ce dessin - La figure 1 est un schéma fonctionnel partiellement en coupe du dispositif selon l'invention. - La figure 2 est une vue en coupe partielle de la pompe équipant le dispositif de la figure 1. Sur la figure 1 est représenté dans son ensemble un dispositif selon l'invention. Il comporte un vérin 1 double effet à trois chambres 2, 3, 4 délimitées par deux pistons 5 et 6 solidaires d'une tige 7. fixée au point d'articulation 8 à l'axe de roue 9 sur lequel tourne la roue. Cet axe'due roue 9 est solidaire en un autre point d'articulation i1 de la coque 13 par l'intermédiaire de la chappe 12. Le corps du vérin la est solidaire de la coque 13 par l'intermédiaire du point d'articulation 28 autour de la chappe 14. La chambre pneumatique 2 est raccordée par le conduit 15a à l'électrovalve 15 de mise à l'atmosphère par la prise 16. Le piston 6 solidaire de la tige 7 délimite les chambres pneumatiques 2 et 2a. La chambre 2a est mise en permanance à l'atmosphère. La tige 7 qui comporte un second piston 5 délimitant la chambre hydraulique 3 comprise entre le piston 5 et la cloison la, la chambre hydraulique 4 est délimitée par le piston 5 côté sortie de la tige 7 du vérin 1. Deux conduits 17 et 18 dont deux dérivations respectivement 17a et 17b, 18a et 18b. Les dérivations 17b et 18b conduisent à l'entrée d'une pompe hydraulique 19 à engrenages entraîné par moteur électrique 20 à deux sens de rotation alimenté par le calculateur via la liaison 22. Cette liaison 22 comporte le câble d'alimentation électrique du moteur et les fils des signaux des capteurs à effet Hall nécessaire à l'autopilotage. La pompe électrohydraulique à engrenages 19 est représentée plus en détail sur la figure 2. Elle comporte un corps 12 en deux parties 12a et 12b. La partie 12a comprend une paroi latérale 12c raccordée à un fond 12d et elle est susceptible d'etre fermée par un couvercle 13 à l'opposé du fond 12c. Le fond 12d comporte une ouverture 14 pour le passage de l'arbre moteur 15 et une ouverture 16 de communication entre les deux partie 12a et 12b du corps de pompe 12. La paroi latérale comporte en'partie supérieure, une ouverture 17 normalement fermée mais susceptible d'être ouverte-pour la purge.L'arbre moteur 15 dont une extrémité est revue dans le couvercle 13 avec interposition d'un roulement à billes 18 porte le rotor 19 et entre celui-ci et le couvercle 13 un disque porte aimants 20 coopérant avec trois sondes à effet Hall disposés à 1200. Le bobinage du moteur triphasé autosynchrone est représenté en 22 et le chiffre de référence 23 désigne une traversée étanche pour câbles électriques liaison 22. Les dérivations 17a et 18a conduisent à une électrovalve normalement fermée à manque de courant qui court-circuite la pompe électrohydraulique. L'ensemble des chambres hydrauliques 3 et 4, les conduits 17, 17a, 17b, 18, 18a, 18b, la pompe 15 est remplie de liquide hydraulique, un dispositif de purge est prévu sur la pompe 15. Le calculateur 25 reçoit. son alimentation électrique via la liaison 26 et la commande de hauteur de suspension imposée par le chauffeur via la liaison 27. Lors de l'arrêt précédent la mise en service du véhicule, l'électrovalve 15 à modulation proportionnelle a effectué une mise à l'air libre de la chambre 2 de façon à faire rentrer le piston 6 dans la dite chambre 2. Dans ce cas, la tige 7 du vérin 1 est rentrée totalement dans le corps du dit vérin 1, la hauteur de suspension du véhicule est minimale. Lorsque le conducteur met le véhicule en marche il fixe la hauteur de suspension via la liaison 27, le calculateur commande l'ouverture de l'électrovalve 15 de façon à mettre la chambre 2 à l'atmosphère. La pompe 19 est mise en service par le calculateur 25 dans le sens de rotation propre à mettre en pression la chambre hydraulique 3. A ce moment, la chambre atmosphérique se remplit d'air, la tige 7 du vérin 1 sort du corps la decelul-ci. Lorsque la hauteur de suspension du véhicule est dépassée, le calculateur contrôle cette hauteur par le comptage du nombre de tours du moteur 20 de l'électropompe 19, celle-ci est ralentie puis arrêtée et l'électrovalve 15 fermée. A ce moment, la chambre atmosphérique est mise en pression par le poids du véhicule. Lorsque le véhicule est en mouvement, la tige 7 du vérin 1 est sollicitée conséquemment à un changement de profil de la route, le calculateur procède à une mesure du dV/dt du mouvement de la dite tige et son. déplacement. Les moyens logiciels prévus dans le calculateur 25 vont contreler l'alimentation électrique du moteur 20 et son sens de rotation de façon - à ralentir la rentrée de la tige 7 du vérin 1 lorsque la roue 10 est en compression en mettant en pression la chambre hydraulique 4 proportionnellement. du dV/dt calculé. Un coefficient dit de dureté de suspension est pris en compte par le logiciel du calculateur 25 qui impose au moteur 20 un couple plus ou moins important. - à accélérer la sortie de la tige 7 du vérin 1 lorsque la roue 10 est en extension en mettant la chambre hydraulique 3 en pression sous contrôle du logiciel du calculateur 25. Cette fonction peut être affectée d'un coefficient lié à la dureté de suspension. l En cas de défaillance de la pompe 19 (blocage mécanique en particulier), l'électrovalve 21 commandée en modulation de largeur d'impulsion va ralentir le transfert du liquide hydraulique de l'une à l'autre des chambres 3 et 4. Ce mode de fonctionnement dit dégradé permet le fonctionnement du véhicule à vitesse réduite. Le test de l'état de la pompe hydraulique 19 s'effectue par une commande de son moteur alternativement en marche avant et arrière à rapport cyclique un demi et à fréquence > 100Hz à courant efficace constant faible. Les résultats de l'analyse de la vitesse de réponse de la pompe sont comparés à un modèle. Cette mesure peut se faire avec l'électrovalve 21 d'abord ouverte ensuite fermée. Une pompe dégradée sera détectée par la mesure de l'amplitude de l'écart absolu des vitesses avant et arrière. En conclusion, le dispositif selon l'invention présente les avantages suivants - Structure modulaire dont la mise en place sur les véhicules équipés de suspension dite Mac Pearson est directe. - Possibilité de deux fonctionnements : le mode actif grâce à la pompe hydraulique, le mode passif grâae à l'électrovalve commandée en modulation d'amplitude. La testabilité de l'ensemble sous le contrôle du calculateur 25. Il est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessous décrit n'est nullement limitatif et pourra donner lieu à modifications désirables sans sortir pour autant du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de suspension pour véhicule automobile ou équivalent comprenant un triangle de suspension (9) solidaire de la coque du véhicule (13) porteur de l'axe de roue et d'un vérin (1) solidaire également de la coque du véhicule et dont la tige (7) est fixée en un point au triangle de suspension (9), le dit vérin (1) du type hydraupneumatique à deux pistons solidaires de la tige (7) délimitant trois chambres caractérisé par le fait que l'une d'entre elles, la chambre pneumatique (2) disposée à l'opposé de la sortie de la tige (7) du vérin (1) est mise en communication avec l'atmosphère par l'interposition d'une électrovalve (21) et dont le volume de la dite chambre lorsque l'électrovalve est fermée peut etre compressé par le piston (6) délimitant la dite chambre pneumatique (2), les deux autres chambres (3 et 4) séparées par le piston (5) étant raccordée à deux extrémités par les conduits (17) et (18) à une pompe hydraulique (19) entraînée par un moteur électrique (20) à deux sens de rotation, l'ensemble du volume compris dans les deux chambres (3) et (4) et la pompe hydraulique étant rempli de liquide hydraulique, des moyens étant prévus pour actionner la pompe hydraulique (19) de façon à contrôler le déplacement de la tige (7) du vérin (1) dans le sens de sa sortie et remplir la chambre pneumatique d'air (2) grâce à l'ouverture de l'électrovalve (15) qui met celle-ci en communication avec l'atmosphère, des moyens étant prévus pour la refermer de façon à mettre le volume d'air présent dans la chambre pneumatique (2) en pression et arrêter la pompe hydraulique (19), pour obtenir la hauteur de suspension normale du véhicule, des moyens étant prévus pour mesurer et contrôler en amplitude et signe le courant absorbé par le moteur électrique (20) d'entraînement de la pompe hydraulique (19) lorsque la tige (7) du vérin (1) est activée de façon telle à soustraire ou additionner à la pression dûe au transfert du liquide hydraulique de l'une à l'autre des chambres (3, 4), la pression générée par la pompe hydraulique suivant que la variation de vitesse dV/dt de la tige (7) doitêtre augmentée ou diminuée. 2 - Dispositif suivant revendication 1, caractérisé par le fait que le moteur (20) d'entraînement de la pompe hydraulique (19) est contrôlé en couple afin de réduire ou d'accélérer la variation de vitesse et le déplacement de la tige (7) du vérin (1). 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pompe hydraulique (19) est une pompe à engrenages. 4 - Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé par le fait que le moteur d'entraînement (20) de la pompe hydraulique (19) est immergé par le conduit (16) et de type synchrone autopiloté. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens nécessaires à l'autopilotage comprenant 3 sondes à effet Hall coopérant avec des aimants solidaires d'une couronne disposée sur le rotor (119) du moteur d'entraînement (20) de la pompe (19) fournissent l'information de vitesse de rotation de la pompe (19) lorsque le liquide hydraulique transite d'une chambre (3) à l'autre (4) ou inversement et entraîne la pompe (19), des moyens associés au calculateur étant prévus pour calculer la variation de vitesse dV/dt de la tige du vérin (1). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comprend associé au calculateur (25), des moyens logiciels de correction de hauteur de suspension, et de réduire ou augmenter la "dureté" de suspension pour chacune des roues équipée indépendemment ou non les unes des autres sous commande d'une information centrale issue d'un calculateur de bord. 7 - Dispositif selon d'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'à la pompe hydraulique est associé un circuit de dérivation sur lequel est disposée une électrovalve (21) normalement fermée, des moyens de commande issus du calculateur (25) permettant l'ouverture de cette électrovalve par une commande à modulation de largeur d'impulsion. 8 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la chambre pneumatique (2) est remplie d'air grâce à l'ouverture de l'électrovalve (15) sous le contrôle du calculateur (25), des moyens logiciels étant prévus pour tenir compte de la hauteur de suspension du véhicule demandée par le chauffeur (liaison 27).