Brevet FR2693406A1 — publié le 19940114

Systme hydropneu at i que d o ra t i ssement. J _ 1 ressort Pour véh icules La présente invention concerne un système hydropneumatique d'amortissement à ressort, en particulier pour véhicules automobiles. Les suspensions hydropneumatiques totalement ou partiellement porteuses posent le problème d'une montée progressive des courbes caractéristiques force/distance de compression du ressort dans le domaine de la compression du ressort, c'est-à-dire que la caractéristique de ressort augmente lorsqu'augmente sa compression ou diminue lorsque son extension augmente. Dans la conduite en courbe il en résulte un débattement important de la roue intérieure à la courbe Or si la carrosserie du véhicule doit être stabilisée aussi dans les virages par un réglage du niveau, il est nécessaire, du fait de ces courbes caractéristiques, de prévoir un grand volume d'accumulation ou de transvaser un grand volume de liquide sous pression. L'invention a pour but de réaliser un système hydropneumatique d'amortissement à ressort pour véhicules permettant de réduire le débattement d'une roue intérieure à une courbe. Ceci s'obtient suivant l'invention en ce que la caractéristique de ressort d'un système d'amortissement hydropneumatique est augmentée lors de l'extension du ressort, un pistonil d'un accumulateur prévu dans le système d'amortissement à ressort étant soutenu par un ressort supplémentaire, à partir d'un certain point de son déplacement en direction de l'extension A partir de ce point, la pression d'huile régnant dans le système d'amortissement à ressort diminue plus fortement que l e contre-pression de gaz dans l'accumulateur à piston, ce qui fait que la courbe caractéristique force-distance du systàme d'amortissement à ressort décroît après inflexion Le point d'inflexion de la courbe est déterminé par la longueur du ressort La pente de la courbe caractéristique force-distance peut être modifiée dans la partie infléchie de manière très simple en choisissant correctement la courbe caractéristique du ressort supplémentaire et peut être adaptée de manière contrôlée Dans le cas o le système d'amortissement à ressort suivant l'invention est équipé ultérieurement, aucune modification de l'unité à piston n'est nécessaire, il suffit d'échanger l'accumulateur à piston. Il peut être particulièrement avantageux d'utiliser comme ressort un élément en caoutchouc, afin de réduire les bruits lorsque le piston se place sur le ressort ou une transmission des bruits et d'obtenir une libre adaptation de la courbe caractéristique aux besoins. Le ressort peut en particulier être dimensionné de manière que la courbe caractéristique du système d'amortissement à ressort soit symétrique en rotation dans le domaine de fonctionnement voisin de la position normale, c'est-à-dire que l'on ait la même pente en valeur absolue pour la compression ou l'extension du ressort et donc aussi la même caractéristique de ressort On évite ainsi avantageusement des mouvements de roulis et d'oscillations axiales qui sont déclenchés par des différences de caractéristique de ressort sur la roue intérieure et la roue extérieure à la courbe; au lieu de ceci il se produit maintenant uniquement un mouvement de levage. En liaison avec un réglage rapide du niveau on obtient d'autres avantages Dans le cas d'un réglage rapide du niveau, la carrosserie du véhicule doit non seulement être maintenue à l'état de repos, mais dans la mesure du possible aussi dans une position normale, pendant la marche A cet effet le système d'amortissement à ressort doit constamment être alimenté en fluide sous pression ou en être déchargé et il faut donc aussi constamment transvaser celui-ci La quantité de liquide à déplacer lors du dêbattement d 'une roue et de son mouvement en sens inverse est nettement réduite et donc aussi la puissance consommée par le réglage de niveau pendant le fonctionnement. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté sur les dessins et décrit ci-après plus en détail. La fig 1 représente un accumulateur à piston suivant l'invention dans une suspension de roue pourvue d'un système d'amortissement hydro- pneumatique à ressort et la fig 2 est une courbe caractéristique de la charge agissant sur une suspension de roue en fonction de la compression. La suspension de roue 1, représentée de manière schématique sur la figure 1 est constituée d'une roue 2 qui est guidée par un bras oscillant 3 qui de son caté est soutenu articulé, en un point d'appui 4, par rapport à une carrosserie non représentée du véhicule, au moyen d'une unité à piston 5 L'unité à piston 5 est reliée par des tuyauteries à un accumulateur à piston 6 ainsi qu'a une soupape de charge 7 La soupape de charge 7 permet de réaliser une liaison avec un système d'al i mentation en pression non représenté L'unité à piston 5 est constituée d'un cylindre 8, d'un piston 9, d'une tige de piston 10 et de deux dispositifs d'étranglement 11 places dans le piston Le piston 9 partage le volume du cylindre 6 en deux compartiments de travail 12, 13 Seul le compartiment de travail 12 comporte un raccord 14. L'accumulateur à piston 6 est constitué d'un cylindre 15, d'un raccord 16 et d'un piston 17 guidé dans le cylindre 15 Le piston 17 partage le volume du cyl indre 15 en un compartiment à gaz 18 et un compartiment de travail 19 Le compartiment à gaz 18 est rempli de gaz et le compartiment de travail 19 est relit, par le raccord 16, au raccord 14 de l'unité à piston 5 ainsi qu'à la soupape de charge 7 En outre il est prévu un ressort 20 dans le compartiment de travail 19 L'unité à piston 5 et l'accumulateur à piston 6 forment ensemble un système d'amortissement hydropneumatique à ressort. Par ailleurs, la référence SN indique sur la figure 1 une position normale, SA une compression du ressort et SI un débattement de la roue 2. Sur la figure 2, la courbe caractéristique représente la variation de la charge P agissant sur la suspension de roue 1 en fonction de la compression S. Le diagramme force-distance nlon représenté du système d'amortissement à ressort présente une courbe semblable qualitativement L'indice N représente la position normale, l'indice A la roue extérieure à la courbe et l'indice I la roue intérieure à la courbe; en consequence, PN est la charge de roue en position normale, PA la charge de la roue extérieure à la courbe et CI la charge de la roue intérieure à la courbe Il en va de même pour les compressions SN, SA, SI Par ailleurs il a été représenté un point de fonctionnement 21 en position normale, un point de fonctionnement 22 de la roue extérieure à la courbe, un point de fonctionnement 23 de la roue intérieure à la courbe, une pente 24 au point de fonctionnement 22 de la roue extérieure à la courbe ainsi qu'une pente 25 au point de fonctionnement 23 de la roue intérieure à la courbe. Il a été représenté en pointillés un parcours initial 26, tandis que le parcours infléchi 27 de la courbe caractéristique est représenté en trait plein. La suspension de roue 1 agit de la façon suivante; lorsque le véhicule est chargé, les compartiments de travail 12 et 13 de l'unité à piston 5 ainsi que le compartiment de travail 19 de 2693406 l'accumulateur à piston 6 sont remplis de liquide sous pression ou vidangés de celui-ci, par l'intermédiaire de la soupape de charge 7, jusqu'à ce que la roue 2 soit dans une position normale donnée par rapport au véhicule Dans le circuit hydraulique formé de l'unité à piston 5, de l'accumulateur à piston 6 ainsi que des tuyauteries de liaison correspondantes, il règne maintenant une pression hydraulique correspondant à une charge de roue PN égale sur toutes les roues d'un essieu Cette pression agit sur le piston 17 de l'accumulateur 6 et déplace celui-ci jusqu'â ce qu'il s'établisse un équilibre des pressions entre le compartiment à gaz 18 et le compartiment de travail 19. Après cette opération, la soupape de charge 7 est amenée en position fermée. En conduite normale, la tige de piston 10, se déplagant avec la roue 2, modifie le volume du cylindre 8 suivant la compression du ressort Ces variations de volume sont absorbées par l'accumulateur à piston 6 dont le volume de gaz varie en conséquence dans le compartiment à gaz 18 En même temps, la diminution du volume de gaz augmente la pression dans le circuit hydraul ique. Dans les courbes, au lieu de la charge PN s'exerçant sur la roue extérieure à la courbe, il s'exerce maintenant la charge PA et sur la roue intérieure à la courbe, la charge PI En conséquence, il s'établit sur la roue extérieure à la courbe une compression d S = SN SA et sur la roue intérieure à la courbe, un débattement d S = SI SN Dans la suspension 1 de la roue extérieure à la courbe, la pression monte et le piston 17 de l'accumulateur 6 se déplace dans le sens d'une diminution du compartiment à gaz 18 En revanche, dans la suspension 1 de la roue intérieure à la courbe, la pression diminue, ce qui fait que le piston 17 est déplacé dans le sens d'une augmentation du compartiment à gaz 18 Après seulement un court déplacement, le piston 17 se place sur le ressort 20, ce qui fait qu'il s'établit un équilibre entre la pression du gaz dans le compartiment 18 et la pression du liquide ainsi que la pression du ressort dans le compartiment de travail 19 Dans 1 a courbe caractéristique de la figure 2, ceci se traduit par le fait qu'en ce point 21 la courbe s'infléchit et continue avec une pente 23 plus forte Pour la suspension de roue, ceci signifie que lorsque la charge de roue diminue, à partir de ce point le débattement augmentera moins fort A partir de ce point, 1 'augmentation de l'angle de roulis dans le cas d'un accroissement de 1 'accélération transversale se répercutera moins sur 1 'ensemble du véhicule. Au point d'inflexion de la courbe caractéristique, le piston 17 se place sur le ressort Ce point est déterminé par la longueur, ou plus précisément la position de l'extrémité libre du ressort De preference, le point d'inflexion est choisi de manière que, cominme représenté sur la courbe caractéristique de la figure 2, il vienne se trouver juste à côté de la position normale ou de la position de construction, en direction du débattement. La pente de la courbe caractéristique force- distance peut être modifiée dans la partie ainsi infléchie en choisissant correctement la courbe caractéristique du ressort 20 et peut être adaptée de manière contrôlée En outre, le choix du ressort influence aussi le comportement acoustique de l'accumulateur à piston 6 Si le dêbattement d'une roue se produit rapidement, le piston 17 se placera aussi rapidement sur le ressort 20 et produira un bruit qui peut être transmis par le ressort 20 et le cylindre 15 à la carrosserie du véhicule Pour éviter ceci, on util ise comme ressort 20 un élément en caoutchouc avec renforts métalliques, qui possède outre des propriétés de ressort, également des propriétés d'amortissement et dont on peut faire varier la courbe caractéristique dans de larges limites, par la forme de l'élément en caoutchouc et les renforts métalliques. La courbe caractéristique du ressort 20 est choisie progressive et telle que la pente 24 de la roue extérieure à la courbe corresponde à la pente 25 de la roue intérieure à la courbe Une même compression du ressort sur un essieu, due par exemple à une ondulation du sol, produit, en raison des mûmes caractéristiques de ressort, également des mêmes variations de la charge de roue La carrosserie du véhicule subit donc un simple mouvement de levage. Il est particul ièrement avantageux que la suspension de roue 1 suivant l'invention fonctionne en liaison avec un réglage rapide du niveau Dans le cas d'un réglage rapide du niveau, la carrosserie du véhicule doit être maintenue non seulement à l'état de repos, mais autant que possible aussi toujours dans une position normale, pour chaque situation de conduite. Ceci signifie qu'un appareil de commande approprié commande les soupapes de charge 7 pour les suspensions 1 des roues d'un véhicule automobile de manière que la position de la carrosserie au-dessus de la chaussée ne varie que peu pendant la marche ou, en d'autres termes, qu'il ne se produise ni compression du ressort d S = SN SA ni débattement d S = SI SN A cet effet, pendant la conduite en courbe décrite, il faut envoyer à la suspension 1 de la roue extérieure à la courbe suffisamment de liquide sous pression pour que la variation du volume entraînée par la variation du volume de gaz dans le compartiment à gaz 18, soit compensée Ce volume est proportionnel à la course du piston 17 dans l'accumulateur à piston 6 et donc proportionnel aussi à la compression du ressort de la roue 2 Pour la roue intérieure à la courbe, il faut aussi, par commande appropriée de la soupape de charge 7, prélever suffisamment de liquide sous pression pour 8 S 2693406 que la variation du volume du compartiment a gaz 18 soit compensée Du fait de la contre-force du ressort , cette variation de volume est inférieure à ce qu'elle serait dans le cas d'un accumulateur a piston 6 sans le ressort 20. R EV E NDI CAT ION S 4REN I A O S 1 Système hydropneumatique d'amortissement et de ressort, en particulier pour véhicules automobiles, caractérisé en ce qu'un accumulateur à piston ( 6), relié hydrauliquement à une unité à piston ( 5), comporte un cylindre ( 15) et un piston ( 17) mobile dans le cylindre ( 15), le piston ( 17) sépare l'un de l'autre un compartiment de travail ( 19) rempli d'un liquide sous pression et un compartiment à gaz ( 18) rempli de gaz et en ce que dans le compartiment de travail ( 19) est prévu un élément à ressort ( 20) qui dans le cas o le compartiment à gaz ( 18) s'agrandit, soutient le piston ( 17), d'abord librement déplaçable, par rapport au cylindre ( 15). 2 Système hydropneumatique d'amortissement à ressort selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compartiment de travail ( 19) de l'accumulateur à piston ( 6) communique d'une part avec un compartiment de travail ( 12) du cylindre ( 8) et d'autre part avec une soupape de charge ( 7) et en ce que le liquide sous pression peut être envoyé, par la soupape de charge ( 7), au système d'amortissement à ressort ou le liquide sous pression peut être évacué du système d'amortissement à ressort. 3 Système hydropneumatique d'amortissement à ressort selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' l'aide de la soupape de charge ( 7) il est réalisé un réglage de niveau agissant pendant la marche. 4 Système hydropneumatique d'amortissement à ressort selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'élément à ressort ( 20) est réalisé sous la forme d'un ressort en caoutchouc à courbe caractéristique progressive dont la courbe caractéristique est choisie de manière que la courbe caractéristique du système d'amortissement a ressort soit à peu près symétrique en rotation dans un domaine de fonctionnement voisin d'une position normale.