Brevet FR2697473A1 — publié le 19940506

La présente invention concerne un dispositif de suspension, notamment pour une roue arrière d'un véhicule automobile. Elle concerne également un amortisseur utilisé dans un tel dispositif de suspension. On connaît des dispositifs de suspension comprenant un élément ou bras de suspension, un ressort pneumatique et un amortisseur disposés entre le bras de suspension et la caisse du véhicule ainsi qu'un volume de gaz auxiliaire pouvant être mis en communication avec le ressort pneumatique. Cependant, ces dispositifs connus n'ont pas toujours donné satisfaction, notamment dans des conditions de roulage particulières du véhicule, par exemple lors d'un mouvement brusque de rotation du volant de direction, d'une accélération ou d'un freinage brutal du véhicule. La présente invention propose un dispositif de suspension améliorant considérablement le comportement routier du véhicule. A cet effet, le dispositif de suspension, du type comprenant un élément de suspension, un ressort pneumatique et un amortisseur entre l'élément de suspension et la caisse du véhicule et un volume de gaz auxiliaire pouvant être mis en communication avec le ressort pneumatique, est caractérisé en ce que le volume auxiliaire est séparé du ressort pneumatique et relié à celui-ci par un conduit muni d'un moyen d'obturation commandé de façon à mettre en communication le volume auxiliaire avec le ressort pneumatique pour abaisser la raideur et la fréquence propre de la suspension ou isoler le volume auxiliaire du ressort pneumatique pour augmenter la raideur et la fréquence propre de la suspension. Avantageusement, le moyen d'obturation comprend un élément formant tiroir disposé dans un logement sensiblement transversalement au conduit de communication et le moyen de commande du moyen d'obturation comprend une électrovanne à trois voies pilotant l'élément formant tiroir entre une position normale d'ouverture du conduit de communication et une position d'obturation dudit conduit. L'amortisseur précité comprend une électrovanne logée dans un corps solidaire du corps de l'amortisseur et autorisant deux états d'amortissement respectivement moyen et renforcé de l'amortisseur en mettant en communication les chambres supérieure et inférieure de l'amortisseur au travers d'un gicleur externe formant orifice de laminage du fluide d'amortissement en supplément du laminage du fluide d'amortissement par les clapets flexibles internes usuels de l'amortisseur pour l'état d'amortissement moyen et interrompant cette communication pour l'état renforcé d'amortissement. De préférence, l'électrovanne précitée est du type à deux voies et comprend un noyau plongeur à extrémité en forme de pointeau destiné à obturer le gicleur précité sous l'action d'un ressort de rappel. Avantageusement, la butée de détente de l'amortisseur précité est à l'intérieur de celui-ci en étant solidaire de la tige de coulissement de l'amortisseur. Dans les conditions normales de roulage du véhicule, l'électrovanne de commande à trois voies précitée pilote l'élément formant tiroir en position d'ouverture du conduit de communication et l'électrovanne de commande à deux voies précitée pilote le noyau plongeur en position d'ouverture du gicleur précité et dans des conditions particulières de roulage liées par exemple à la vitesse du véhicule, à l'angle de braquage du volant de direction, à l'accélération ou au freinage du véhicule, les électrovannes de commande agissent simultanément pour piloter l'élément formant tiroir en position d'obturation du conduit et le noyau plongeur en position d'obturation du gicleur. Le dispositif comprend également des capteurs délivrant chacun un signal représentatif d'une condition particulière de roulage du véhicule à un circuit de traitement qui applique un signal de mise hors service des électrovannes précitées pour amener l'élément formant tiroir et le noyau plongeur aux positions d'obturation respectivement du conduit et du gicleur précités. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue de côté partielle d'un dispositif de suspension d'une roue arrière d'un véhicule automobile conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue d'un amortisseur utilisé dans le dispositif de la figure 1; et - la figure 3 est une vue schématique d'ensemble du dispositif de suspension de l'invention. En se reportant aux figures, le dispositif de suspension pour les roues arrière 1, 2 d'un véhicule automobile comprend deux éléments ou bras de suspension 3, 4 fixés de façon articulée à une de leurs extrémités au châssis 5 du véhicule, deux amortisseurs 6, 7 montés de façon articulée à une de leurs extrémités respectivement sur les deux bras de suspension 3, 4 et à leurs extrémités opposées à la caisse 5 et deux ressorts pneumatiques 8, 9 fixés respectivement entre les deux bras de suspension 3, 4 et la caisse 5 en étant situés sur les deux bras 3, 4 en arrière de la traverse d'essieu 10. Le dispositif comprend de plus deux volumes 11, 12 de gaz auxiliaire pouvant être mis en communication avec respectivement les deux ressorts pneumatiques 8, 9 comme cela sera expliqué ultérieurement. Le débattement de chaque bras de suspension 3, 4 est limité en attaque par une butée 13 solidaire de la caisse 5 et en détente par une butée 14 à l'intérieur de l'amortisseur correspondant 6, 7. Chaque ressort pneumatique 8, 9 est monté en lieu et place du ressort métallique utilisé dans un dispositif de suspension traditionnel et sans aucune modification. Le ressort pneumatique 8, 9 comprend une membrane à déroulement 15 en caoutchouc toilé fixée sur un piston 16 du ressort pneumatique par un anneau 17, le piston 16 étant maintenu en place sur l'extrémité arrière correspondante du bras de suspension 3, 4 par une agrafe de fixation 18. L'extrémité de la membrane 15 opposée à celle fixée au piston 16 est fixée sur le corps 19 du ressort pneumatique 8, 9 de façon étanche par un anneau 20. Le corps 19 du ressort pneumatique 8, 9 comporte deux équerres 21 et 22 permettant de fixer le corps 19 à la caisse 5 du véhicule par des vis de fixation 23, 24.Le corps 19 est constitué par un tronçon sensiblement cylindrique auquel est fixé de façon étanche, par soudage, un tube ou conduit 25 pénétrant dans le corps 19. Le volume 11 de gaz auxiliaire ainsi que le volume 12 sont constitués par une calotte supérieure 1 la et une calotte inférieure 1 lb fixée de façon étanche, par soudage, à la calotte supérieure 1 la. La calotte supérieure 1 la comporte une bague 26 soudée de façon étanche dans un perçage de la calotte 1 la et traversée par l'extrémité du conduit 25 avec interposition d'un joint d'étanchéité 27 entre le conduit 25 et la bague 26. La calotte supérieure 1 la comporte également une équerre 28 fixée à la calotte par soudage et permettant le maintien du volume 11, 12 à la caisse 5 du véhicule, après avoir centré ce volume sur le conduit 25, à l'aide d'une vis de fixation 28a. Chaque volume 11, 12 de gaz auxiliaire est ainsi séparé du ressort pneumatique correspondant 8, 9 et peut être mis en communication de fluide (air) par le conduit 25. Un moyen d'obturation 29, 30 formant régulateur de raideur peut être commandé de façon à mettre en communication le volume auxiliaire 11, 12 avec le ressort pneumatique correspondant 8, 9 pour abaisser la raideur et la fréquence propre de la suspension ou isoler le volume auxiliaire 11, 12 du ressort pneumatique 8, 9 pour augmenter la raideur et la fréquence propre de la suspension. Chaque moyen d'obturation 29, 30 comprend un élément formant tiroir 31 disposé dans un logement 32 solidaire du conduit 25 en étant disposé sensiblement transversalement à celui-ci, l'élément formant tiroir 31 étant maintenu en position de fermeture du conduit 25 par un ressort de rappel 33. Le moyen de commande de chaque moyen d'obturation 29, 30 est constitué par une électrovanne à trois voies 34 pilotant chaque élément formant tiroir 31 entre une position normale d'ouverture du conduit de communication 25 et une position d'obturation de celui-ci. L'électrovanne 34 est reliée ainsi à une conduite 34a d'échappement, une conduite 34b en communication avec chaque volume auxiliaire 11, 12 raccordée au fond de la calotte inférieure de chaque volume et une conduite 34c communiquant avec le logement 32 de chaque moyen d'obturation 29, 30 et communiquant avec la conduite 34b lorsque l'électrovanne 34 est activée. En se référant plus particulièrement à la figure 2, chaque amortisseur 6, 7 comprend une tige de coulissement 35 à une extrémité de laquelle est fixée par soudage l'articulation supérieure Al et dont l'autre extrémité comporte, fixés par sertissage, le corps d'amortisseur 36, les clapets de détente 37 et les clapets d'attaque 38 en appui sur une bague 39 qui sert d'appui à la butée de détente 14. Le corps d'amortisseur 36 comprend à sa périphérie un segment de guidage 36a permettant au corps 36 de coulisser de manière étanche dans un tube cylindrique 40. Le palier supérieur 41 de l'amortisseur 6, 7 comprend un joint composite 42, une gorge de récupération 43 des suintements dynamiques et un joint à double lèvre 44, dont la première lèvre empêche l'huile de sortir à l'extérieur et la deuxième lèvre fait office de racleur. Le tube cylindrique 40 est centré sur le palier supérieur 41 avec interposition d'un joint d'étanchéité 45 entre le tube 40 et le palier 41. Le corps d'amortisseur 36 est traversé par des orifices laminaires axiaux 46 opérant avec les clapets de détente 37 et d'attaque 38 pour le laminage de l'huile d'amortissement. Le corps 47 de l'amortisseur 6, 7 est fixé par brasage à son extrémité inférieure sur la tête d'amortisseur 48 et est fixé par sertissage à son extrémité opposée sur le palier supérieur 41 avec deux joints d'étanchéité 49, 50 interposés entre le palier supérieur 41 et le corps d'amortisseur 47. Un perçage oblique 51 est réalisé dans le palier supérieur 41 en débouchant dans la chambre supérieure 52 de l'amortisseur 6 et a son extrémité opposée reliée à un perçage radial 53 traversant le palier supérieur 41 et le corps 47 de l'amortisseur 6, 7. Un tube coudé 54 est inséré par l'une de ses extrémités dans le perçage radial 53 et son autre extrémité est raccordée à une conduite 55 elle-même raccordée à une électrovanne à deux voies 56 logée dans un logement 57 solidaire du corps 47 de l'amortisseur 6, 7.Ainsi, les perçages 51, 53 et la conduite 55 permettent d'amener de l'huile de la chambre supérieure 52 à la première voie de l'électrovanne 56. Un perçage axial 58 est réalisé dans la tête 48 de l'amortisseur 6, 7 en débouchant dans la chambre inférieure 59 de celui-ci et a son extrémité opposée raccordée à un perçage radial 60 traversant la tête 48 pour déboucher à l'extérieur. Un tube coudé 61 est raccordé d'une part au perçage radial 60 et d'autre part à une conduite 62 reliée à la deuxième voie de l'électrovanne 56. Ainsi, les perçages 58, 60 et la conduite 62 permettent un passage d'huile entre la chambre 59 et la deuxième voie de l'électrovanne 56. L'électrovanne 56 comporte une bobine d'excitation 63 permettant de déplacer un noyau plongeur 64 ayant une extrémité en forme de pointeau 64a pouvant obturer un gicleur 65 sous l'action d'un ressort de rappel 66. Le gicleur 65 est raccordé à l'extrémité de la conduite 62. Ainsi, quand la bobine d'excitation 63 est alimentée, le noyau plongeur 64 est attiré de façon que l'extrémité en forme de pointeau 64a se dégage du gicleur 65 pour libérer celuici et établir une communication entre les chambres 52 et 59. Un corps amortisseur 67 est fixé par sertissage sur la tête 48 de l'amortisseur 6, 7 et est muni de ses clapets habituels d'attaque 68 et de détente 69, dont la fonction est de laisser passer la différence de volume d'huile entre les chambres 52 et 59 par un dispositif de double clapet anti-retour entre la chambre 59 et un réservoir 70 défini dans la tête 48 et entre le corps 47 de l'amortisseur 6, 7 et le tube cylindrique 40. L'articulation inférieure A2 de l'amortisseur 6, 7 est soudée de façon étanche sur la tête 48 de l'amortisseur. La figure 3 représente également un dispositif de correction d'assiette implanté sur l'essieu arrière du véhicule et comprenant un capteur de niveau 71 mécaniquement relié à une barre transversale 72 ayant l'une de ses extrémités articulée sur le bras de suspension 4 et son extrémité opposée articulée à la caisse 5 du véhicule. Quand le véhicule est trop bas, le capteur de niveau 71 délivre un signal électrique qui, par l'intermédiaire d'un circuit de traitement (non représenté), va actionner le moteur électrique 73 d'un compresseur 74 qui envoie de l'air sous pression dans les ressorts pneumatiques 8, 9 par l'intermédiaire d'un boîtier de distribution 75 raccordé aux ressorts pneumatiques 8, 9 par des conduites 76, 77.Les ressorts pneumatiques 8, 9 relèvent alors le véhicule et quand la position ROUTE est atteinte, le capteur de niveau 71 ne délivre plus de signal électrique de commande du moteur 73 qui s'arrente et le véhicule est alors stabilisé. Quand le véhicule est trop haut, le capteur de niveau 71 délivre un signal électrique qui, par l'intermédiaire du circuit de traitement, excitera une électrovanne d'échappement 78 reliée au compresseur 74, ce qui se traduira par une perte de volume d'air dans les ressorts pneumatiques 8, 9 et abaissera le véhicule. Quand la position ROUTE est atteinte, le capteur de niveau 71 ne délivre plus de signal électrique de commande de l'électrovanne 78 qui ferme l'échappement et le véhicule est alors stabilisé. Le fonctionnement du dispositif de suspension ressort déjà en partie de la description qui en a été faite ci-dessus et va être maintenant expliqué. En utilisation normale du véhicule, l'électrovanne 34 pilotant les moyens d'obturation 29, 30 associés aux ressorts pneumatiques 8, 9 et les électrovannes 56 associées aux amortisseurs 6, 7 sont actionnées de façon que l'élément formant tiroir 31 soit en position d'ouverture des conduits 25 et les extrémités formant pointeau 64a des noyaux plongeurs 64 soient dégagées de leurs gicleurs 65. Dans ces conditions, une communication entre les ressorts pneumatiques 8, 9 et les volumes 11, 12 est établie de sorte que les ressorts pneumatiques 8, 9 ont un volume d'air plus grand, augmenté d'environ 500 cm3, ce qui abaisse la raideur et la fréquence propre de la suspension qui est, dans cette configuration,de l'ordre de 1Hz. De plus, les amortisseurs 6, 7 sont ajustés à la raideur et leur loi d'amortissement, qui dépend du laminage de l'huile par les clapets et les gicleurs 65, est telle qu'ils présentent un état d'amortissement moyen. Pour obtenir un meilleur comportement routier du véhicule dans certaines configurations de roulage, par exemple fonctions de la vitesse du véhicule, de l'angle et de la vitesse du volant de direction afin d'éviter un angle de roulis trop important, de l'accélération pour éviter le cabrage, du freinage pour éviter la plongée du véhicule, etc..., on augmente la raideur de la suspension et on renforce l'amortissement lié à la raideur. A cet effet, des capteurs (non représentés) associés à des organes en rapport avec les configurations de roulage précitées du véhicule, délivrent chacun un signal qui, par l'intermédiaire d'un circuit de traitement (non représenté), désactive l'électrovanne 34 qui passe en position d'échappement.Les éléments formant tiroir 31 sont amenés alors à leur position de fermeture des conduits 25 par l'intermédiaire des ressorts de rappel 33 de façon à isoler les volumes auxiliaires 11, 12 de leurs ressorts pneumatiques respectifs 8, 9. Le volume d'air dans chaque ressort pneumatique 8, 9 se trouve ainsi réduit d'environ 500 cm3, augmentant la raideur et la fréquence propre de la suspension qui passe à environ 1,3Hz. Les mêmes signaux fournis par les différents capteurs et qui ont modifié la raideur de la suspension vont simultanément modifier l'amortissement.En effet, ces signaux vont désactiver les électrovannes 56 de sorte que les extrémités formant pointeau 64a des noyaux plongeurs 64 vont obturer les gicleurs correspondants 65 renforçant ainsi les caractéristiques des amortisseurs 6, 7 puisque le laminage de l'huile ne se fera plus que par les clapets flexibles de ces amortisseurs, ces caractéristiques restant ajustées à la nouvelle raideur de la suspension. On notera qu'en cas d'incident, par exemple une panne électrique, le dispositif de suspension se placera automatiquement à la position de raideur élevée et d'amortissement renforcé de la suspension. Le dispositif de suspension conforme à l'invention permet donc d'implanter, à la place des ressorts mécaniques habituels, des ressorts pneumatiques qui vont permettre d'abaisser la raideur et la fréquence propre de la suspension en fonctionnement normal du véhicule tout en apportant un gain en confort. Pour le comportement routier dans certains cas de roulage, il est nécessaire de renforcer l'amortissement en plaçant une électrovanne sur le corps de chaque amortisseur et commandée de façon à augmenter ses caractéristiques d'amortissement en obturant le trou de fuite de l'amortisseur. Dans la mesure où l'amortissement est lié à la raideur et que l'on veut éliminer tous risques de suramortissement ou de sous-amortissement, il est nécessaire de faire varier la raideur et l'amortissement en même temps, ce qui est obtenu avec chaque volume auxiliaire qui peut être mis en circuit ou hors circuit par l'intermédiaire d'un régulateur de raideur commandé par une électrovanne. REVENDICATIONS 1. Dispositif de suspension, notamment pour une roue arrière de véhicule automobile, comprenant un élément de suspension (3 ; 4), un ressort pneumatique (8 , 9) et un amortisseur (6 ; 7) entre l'élément de suspension (3 4) et la caisse (5) du véhicule et un volume (11; 12) de gaz auxiliaire pouvant être mis en communication avec le ressort pneumatique (8 ; 9), caractérisé en ce que le volume auxiliaire (11; 12) est séparé du ressort pneumatique (8 ; 9) et relié à celui-ci par un conduit (25) muni d'un moyen d'obturation (29 , 30) commandé de façon à mettre en communication le volume auxiliaire (11; 12) avec le ressort pneumatique (8 ; 9) pour abaisser la raideur et la fréquence propre de la suspension ou isoler le volume auxiliaire (11 ; 12) du ressort pneumatique (8 , 9) pour augmenter la raideur et la fréquence propre de la suspension. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'obturation (29 ; 30) précité comprend un élément formant tiroir (31) disposé dans un logement (32) sensiblement transversalement au conduit de communication (25) précité et en ce que le moyen de commande du moyen d'obturation comprend une électrovanne à trois voies (34) pilotant l'élément formant tiroir (31) entre une position normale d'ouverture du conduit de communication (25) et une position d'obturation dudit conduit (25). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'amortisseur (6, 7) précité comprend une électrovanne (56) logée dans un corps (57) solidaire du corps (47) de l'amortisseur (6, 7) et autorisant deux états d'amortissement respectivement moyen et renforcé de l'amortisseur en mettant en communication les chambres supérieure (52) et inférieure (59) de l'amortisseur au travers d'un gicleur externe (65) formant orifice de laminage du fluide d'amortissement en supplément du laminage de ce fluide par les clapets flexibles internes usuels de l'amortisseur (6 ; 7) pour l'état d'amortissement moyen et interrompant cette communication pour l'état renforcé d'amortissement. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'électrovanne (56) précitée est du type à deux voies et comprend un noyau plongeur (64) à extrémité en forme de pointeau (64a) destiné à obturer le gicleur (65) précité sous l'action d'un ressort de rappel (66). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée de détente (14) de l'amortisseur (6 , 7) précité est à l'intérieur de celui-ci en étant solidaire de la tige de coulissement (35) de l'amortisseur (6 ; 7). 6. Dispositif selon les revendications 2, 3 et 4, caractérisé en ce que, dans les conditions normales de roulage du véhicule, l'électrovanne de commande à trois voies (34) précitée pilote l'élément formant tiroir (31) en position d'ouverture du conduit de communication (25) et l'électrovanne de commande à deux voies (56) pilote le noyau plongeur (64) en position d'ouverture du gicleur (65) précité et dans des conditions particulières de roulage liées par exemple à la vitesse du véhicule, à l'angle de braquage du volant de direction, à l'accélération ou au freinage du véhicule, les électrovannes de commande (34,56) agissent simultanément pour piloter l'élément formant tiroir (31) en position d'obturation du conduit (25) et le noyau plongeur (64) en position d'obturation du gicleur (65). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des capteurs délivrant chacun un signal représentatif d'une condition particulière de roulage du véhicule à un circuit de traitement qui applique un signal de mise hors service des électrovannes (34, 56) précitées pour amener l'élément formant tiroir (31) et le noyau plongeur (64) aux positions d'obturation respectivement du conduit (25) et du gicleur (65) précités. 8. Amortisseur de suspension d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 5.