Brevet FR2695875A1 — publié le 19940325

L'invention concerne un système de suspension pour véhicules automobiles, comprenant des organes d'appui hydrauliques agissant entre les roues du véhi- cule et la carrosserie, ainsi qu'un système de transfert hydraulique fonctionnant avec une commande autonome et qui permet de déplacer du fluide hydraulique entre les organes d'appui à des fins de compensation, éventuellement aussi de surcompensation et de diminution de mouvements de tangage et de roulis ou de positions inclinées de la carrosserie du véhicule. Dans le cas d'un système de ce type que l'on connaît par le brevet DE 39 36 987, des organes d'appui hydropneumatiques sont interposés respectivement entre les roues du véhicule et sa carrosserie, organes qui coo- pèrent avec une correction d'assiette fonctionnant relativement lentement et qui, par des vannes de com- mande de niveau, relie les organes d'appui, en fonction de la position en hauteur des roues, à une source de pression hydraulique pour la réception de fluide hy- draulique ou à un réservoir pour l'évacuation de fluide hydraulique hors des organes d'appui Parallèlement à la correction d'assiette, un système de refoulement ou de transfert, mû activement, est installé entre les organes d'appui et permet de déplacer du fluide hydraulique entre les organes d'appui de différentes roues, avec contournement du réservoir et de la source de pression. Ce système de transfert est de fonctionnement rapide comparativement à la correction d'assiette et, dans le cas d'une perturbation, en particulier d'une perturba- tion du calculateur coordonné, il s'arrête en se ver- rouillant lui-même, avec blocage de ses conduites, une égalisation de position en cours au moment de l'appari- tion de la perturbation étant annulée par la correction d'assiette. Avec ce système, du fluide hydraulique est donc déplacé directement entre les organes d'appui des différents côtés du véhicule ou entre les organes d'appui de l'avant et de l'arrière du véhicule, afin de soulever un côté du véhicule et d'abaisser simultanément l'autre côté, ou afin de changer la hauteur de la partie avant du véhicule de façon analogue et en sens contraire à l'arrière du véhicule Il est ainsi possible de s'op- poser aux mouvements de roulis et de tangage Le besoin de puissance nécessaire à cet effet est faible puisqu'il suffit de vaincre chaque fois la différence des pres- sions hydrauliques dans les différents organes d'appui et non pas la différence de pression nettement plus grande entre le réservoir et les organes d'appui. La correction d'assiette fonctionne lentement et par suite également avec une faible puissance Ce système n'est pas nécessaire pour compenser des mouve- ments de tangage et de roulis du véhicule Pour l'es- sentiel, la correction d'assiette doit seulement être capable d'établir dans un temps adéquat le niveau désiré ou préfixé au départ du véhicule.20 Lors d'une perturbation du système de trans- fert, c'est-à-dire surtout lors d'une perturbation de la commande électronique coordonnée, un bon comportement de marche du véhicule en cas d'avarie est garanti Il suffit alors d'arrêter le système de transfert par la coupure de son alimentation en énergie Les conduites du système ou de son dispositif de transfert sont ainsi bloquées obligatoirement Même si un tel blocage doit se produire à la suite d'un déplacement d'une quantité relativement grande de fluide hydraulique entre des organes d'appui coulissants, le véhicule reste entière- ment maîtrisable En effet, la correction d'assiette compense à ce moment le déplacement du fluide hydrau- lique quoique avec une certaine inertie et garantit globalement un comportement de marche comme celui obtenu35 sur des véhicules possédant des suspensions hydropneumnatiques classiques, sans le système de trans- fert décrit dans ce qui précède. Ce système de suspension connu est remarquable par un bon comportement en service Cependant, en raison de la dépense de construction relativement importante, il convient seulement pour des véhicules relativement coûteux. Par le brevet DE 36 44 931, on connaît un système de suspension analogue avec une correction d'assiette côté gaz. Les documents DE-OS 35 02 579 ainsi que DE-AS il 36 219 montrent des systèmes de suspension mécaniques dans lesquels les éléments d'élasticité sont disposés chaque fois en série avec des organes de réglage hy- drauliques qui servent au réglage du niveau du véhicule. Le but de l'invention est de perfectionner le système indiqué au début de manière que, d'une part, on puisse utiliser en principe des organes de suspension quelconques, par exemple aussi ceux comportant des éléments d'élasticité purement passifs, tels que des ressorts hélicoïdaux ou analogues, afin de réduire autant que possible la dépense de construction et que, d'autre part, lors de perturbations dans le fonctionne- ment, on puisse obtenir de bonnes propriétés de marche en cas d'avarie, et cela également avec une dépense de construction aussi faible que possible. Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait que les organes d'appui hydrau- liques sont disposés chaque fois en série avec un organe d'élasticité agissant entre une roue et la carrosserie du véhicule et peuvent être amenés, en cas de perturba- tion de la commande autonome, à une position centrale ou une position extrême d'abaissement du fait que un système de transfert hydrostatique est prévu et peut être amené, lors de -la perturbation, à sa position (moyenne) coordonnée à la position centrale ou les organes hydrauliques peuvent être amenés par vi- vidage à leur position extrême d'abaissement. Selon l'invention, les organes d'appui hydrau- liques et le système de transfert hydraulique disposé entre eux, constituent donc un système séparé fonction- nellement des organes d'élasticité et qui peut être arrêté, dans le cas d'une perturbation, à une position centrale ou une position extrême préfixée, de sorte que seuls les organes d'élasticité ainsi que les organes amortisseurs coordonnés déterminent ensuite le com- portement de marche. Une caractéristique de l'invention prévoit que la position centrale est conçue avec maintien automa- tique. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, des amortisseurs, pouvant être commandés, sont prévus chaque fois en parallèle avec les organes d'élasticité et en série avec les organes d'appui Dans un tel agencement, les amortisseurs ne peuvent pas affecter l'action des organes d'appui et du système de transfert Il est garanti en particulier que le système de transfert ne demande pas de puissance supplémentaire pour vaincre la résistance d'amortissement des amortis- seurs. Une exécution particulièrement appropriée de l'invention prévoit que la commande des amortisseurs soit utilisable indépendamment de la commande autonome des organes d'appui Par exemple, les amortisseurs peuvent normalement fonctionner en permanence avec un faible amortissement et être commutés pour produire un amortis- sement renforcé seulement si des oscillations de réso- nance indésirées apparaissent, surtout en cas de ce que l'on appelle la résonance de carrosserie ou en cas de résonance des roues. On a en outre la possibilité avantageuse de faire coopérer la commande automatique des amortisseurs et la commande autonome des organes d'appui, notamment par-leur soutien mutuel, par exemple de manière que des mouvements de tangage de la carrosserie du véhicule soient également contrés par le raidissement des amor- tisseurs avant ou arrière du véhicule et que les mouve- ments de roulis soient contrés par le raidissement des amortisseurs d'un côté du véhicule Ceci offre la possibilité de faire travailler le système de transfert comparativement lentement et d'absorber des moments de tangage ou de roulis par à-coups au moyen des amortis- seurs. De plus, en cas de perturbation de la commande autonome des organes d'appui hydrauliques, la commande automatique des amortisseurs peut intervenir dans une certaine mesure par une action compensatrice, du fait que les amortisseurs sont à ce moment commandés aussi, ou de façon amplifiée, pour diminuer les mouvements de tangage ou de roulis de la carrosserie du véhicule. Dans tous ces modes de réalisation, il est avantageux que des capteurs destinés à surveiller les positions ou les mouvements des roues ou de la carros- serie du véhicule soient utilisables aussi bien pour le fonctionnement de la commande autonome des organes d'appui que pour le fonctionnement de la commande automatique des amortisseurs, et qu'une disposition en double de tels capteurs soit inutile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion d'un exemple de réalisation avantageux mais nulle- ment limitatif de l'invention, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue partiellement en coupe d'une jambe de suspension pouvant être prévue pour le système de suspension selon l'invention; et la figure 2 est une représentation schéma- tisée de l'ensemble du système. La figure 1 montre une jambe de suspension 1 articulée à la Cardan à la carrosserie du véhicule, non représentée, par une articulation 2 côté carrosserie et à un élément guide-roue qui n'est pas non plus repré- senté, un essieu par exemple, par une articulation 3 côté roue. Sur l'articulation 2 côté carrosserie, est disposé un premier cylindre 4 qui reçoit télescopique- ment un deuxième cylindre 5 disposé sur l'articulation 3 côté roue, ce qui veut dire que le deuxième cylindre 5 peut coulisser axialement dans le premier cylindre 4. Le deuxième cylindre 5 forme la partie cy- lindre d'un amortisseur pouvant être commandé, dont la tige de piston 6 est maintenue fixe sur l'articulation 2 côté carrosserie Lors de mouvements axiaux alternatifs du cylindre 5 par rapport au cylindre 4, la tige de piston 6 reste donc immobile du moins à peu près par rapport au cylindre 4. Le côté extérieur du cylindre 4 est pourvu, avec formation d'un épaulement annulaire 7, d'un épais- sissement 8 semblable à un piston, sur lequel est guidé et peut coulisser axialement un troisième cylindre 9 qui présente à son extrémité inférieure, sur la figure 1, un fond 10 en forme de disque circulaire avec une ouverture centrale pour le passage du cylindre 4 Axialement entre le fond 10 en forme de disque circulaire et l'épaulement annulaire 7, est réalisée une chambre annulaire il qui peut être alimentée en fluide hydraulique à travers un perçage axial 12 ménagé dans l'épaississement 8 et un raccord hydraulique 13 qui y fait suite La chambre annulaire 11 est fermée de façon étanche pour le fluide hydraulique, vers l'extérieur, par des joints annulaires 14 et 15 servant à étanchéifier les fentes annulaires entre l'épaississement 8 et le cylindre 9 ainsi qu'entre le cylindre 4 et l'ouverture centrale du fond 10. Le cylindre 9 est pourvu extérieurement d'une bride 16 formant un support côté carrosserie pour un ressort hélicoïdal de compression 17 dont le support côté roue est constitué par un disque 18 prévu axiale- ment à l'opposé de la bride 16 sur l'articulation 3 côté roue. Un tampon élastique 19 en élastomère peut être placé radialement à l'intérieur du ressort 17 sur le disque 18 Ce tampon coopère avec l'extrémité dirigée vers lui du cylindre 4 lorsque le cylindre 5 est intro- duit suffisamment loin dans le cylindre 4. En supplément ou en variante, un tampon élastique 20, entourant la tige de piston 6, peut être placé sur l'articulation 2 côté carrosserie ou le fond adjacent du cylindre 4 et coopérer avec l'extrémité dirigée vers lui du cylindre 5 dès que celui-ci est introduit suffisamment loin dans le cylindre 4 Les tampons 19, 20 entrent donc en action lors de l'abais- sement de la carrosserie du véhicule parallèlement aux organes d'élasticité que sont les ressorts 17. Par l'amenée de fluide hydraulique dans la chambre annulaire 11 ou en laissant échapper du fluide hydraulique de cette chambre, le cylindre 9 ainsi que le support côté carrosserie constitué par la bride 16 - du ressort hélicoïdal de compression 17, peuvent donc être déplacés par rapport à l'articulation 2 côté carrosserie, ce qui produit un changement correspondant de la distance au-dessus du sol de la carrosserie au droit de la jambe de suspension 1 concernée Des butées 21 et 22 en forme d'épaulements annulaires limitent la course de coulissement du cylindre 9 vers le haut ou vers le bas par rapport au cylindre 4. La translation maximale du cylindre 5 par rapport au cylindre 4 est limitée par la course de coulissement maximale du piston non représenté et porté par la tige de piston 6 de l'amortisseur dont la partie cylindre est constituée par le cylindre 5. Selon la figure 2, un véhicule, non représenté plus en détail et roulant dans le sens vers l'avant indiqué par la flèche F, possède en tout quatre jambes de suspension 1,1 à 1,4 du type montré par la figure 1 pour supporter la carrosserie sur les roues, les jambes de suspension 1,1 et 1,2 étant coordonnées aux roues avant et celles désignées par 1,3 et 1,4 aux roues arrière. Les raccords hydrauliques 13 de ces jambes de suspension 1,1 à 1,4 sont reliés par des conduites 23,1 à 23,4 à un organe de transfert hydrostatique 24 qui permet, de la manière décrite plus en détail dans ce qui suit, de déplacer du fluide hydraulique d'une part entre les chambres annulaires 11 des jambes de suspension avant 1,1 et 1,2 ainsi que les jambes de suspension arrière 1,3 et 1,4 et, d'autre part, entre les jambes de suspension 1,2 et 1,4 du côté droit du véhicule ainsi que les jambes de suspension 1,1 et 1,3 de son côté gauche, de sorte que la carrosserie tente alors d'ef- fectuer un mouvement de tangage par rapport à l'axe transversal du véhicule ou un mouvement de roulis par rapport à son axe longitudinal. L'organe de transfert 24 de l'exemple repré- senté possède deux pistons étagés 25 et 26 à double effet et à conformation symétrique, qui sont disposés coulissants dans des alésages étagés en conséquence d'un corps 27, o ils séparent les uns des autres des chambres de travail de piston 25,1 à 25,4 et 26,1 à 26,4 Les sections droites des parties des pistons étagés 25 et 26, ainsi que de leurs tiges de piston, sont dimensionnées de manière que ces pistons agissent par les mêmes sections utiles dans toutes les chambres ,1 à 26, 4 Donc, par exemple, si le piston étagé 25 est déplacé vers la droite dans la représentation de la figure 2, les volumes des chambres 25,1 et 25,2 aug- mentent dans la même mesure, laquelle est identique à la mesure de la diminution du volume des chambres 25,3 et ,4 Une remarque analogue est applicable aux chambres de travail de piston 26,1 à 26,4 en cas de déplacement du piston étagé 26. Les chambres 25,1 à 26,4 sont reliées entre elles par des conduites 28 à 31 et par des raccords 32 à aux conduites 23,1 à 23,4, de manière que lorsque le piston étagé 25 est déplacé, du fluide hydraulique soit déplacé entre les chambres annulaires 11 des jambes de suspension 1,1 et 1,3 d'une part et les jambes de sus- pension 1,2 et 1,4 d'autre part, tandis que, si le pis- ton étagé 26 est déplacé, du fluide hydraulique est trans- féré entre les chambres annulaires des jambes de suspen- sion 1,1 et 1,2 d'une part et les jambes de suspension 1,3 et 1,4 d'autre part. Il est donc ainsi possible, par le déplacement du piston 25, de contrer un mouvement de tangage de la carrosserie du véhicule au freinage ou au départ, tandis qu'un déplacement du piston 26 permet d'agir en sens contraire à des mouvements de roulis de la carrosserie. Les pistons étagés 25 et 26 et leurs tiges de piston sont manoeuvrés par des actionneurs 36 et 37 qui sont eux-mêmes commandés par un régulateur de position 38 Le côté entrée de ce dernier est relié à des capteurs 39 sur la carrosserie et/ou les roues, à partir des signaux desquels le régulateur de position 38 peut "déterminer" de quelle façon la carrosserie se déplace ou tente de se déplacer. Les capteurs 39 peuvent être constitués par exemple par des transmetteurs de course dont le signal représente la course de pénétration de la tige de piston dans le cylindre 5 Les mouvements de la carrosserie, ainsi que les mouvements des roues, peuvent être déter- minés à partir des changements de ces signaux. Sur les éléments guide-roue ou sur les arti- culations 3 côté roues des jambes de suspension et/ou sur la carrosserie du véhicule, peuvent être installés en plus des capteurs d'accélération, à partir des signaux desquels peuvent être déterminées directement des tendances de mouvement de la carrosserie ou des roues du véhicule. Ainsi, en commandant les actionneurs 36 et 37 en conséquence, le régulateur de position 38 peut déplacer les pistons étagés 25 et 26 de manière que les mouvements de roulis et de tangage de la carrosserie soient évités dans une mesure aussi large que possible. Les signaux des capteurs 39 précités sont appliqués en outre à un régulateur d'amortissement 40 qui actionne des organes de réglage non représentés sur les amortisseurs 5/6 commandés, de sorte que leur résistance d'amortissement est augmentée ou abaissée par rapport à une valeur normale. Une résistance d'amortissement accrue est généralement établie seulement en cas d'apparition, entre les roues et la carrosserie, d'oscillations dans le domaine de la résonance de carosserie (dont l'ordre de grandeur est de 1 Hz) ou dans le domaine de la résonance des roues (dont l'ordre de grandeur est de 10 Hz) Dans la mesure o les fréquences des oscillations produites sont suffisamment éloignées de ces fréquences de résonance, seulement une très faible résistance d'amortissement est généralement ajustée. Le régulateur de position 38 et le régulateur d'amortissement 40 peuvent être enchaînés mutuellement par des lignes à signaux 41 afin qu'ils se soutiennent35 mutuellement dans leurs actions. il Par exemple, si le véhicule, lors d'une manoeuvre de freinage, tend à piquer du nez, ce mouvement de tangage peut être contré d'une part par le déplacement vers la gauche du piston étagé 25, dans la représentation de la figure 2; d'autre part, les amor- tisseurs 5/6 des jambes de suspension 1,1 et 1,2 peuvent être raidis en plus Ainsi, le mouvement de compression des ressorts 17 des jambes de suspension 1,1 et 1,2 est ralenti, de sorte que le coulissement des cylindres 9 sur les cylindres 4 des jambes de suspension 1,1 et 1,2 peut s'opposer de façon accrue au mouvement d'inclinai- son sur la distance de freinage. Le régulateur de position 38 vérifie lui-même de façon permanente son bon fonctionnement Il peut être prévu, au cas o ce régulateur ne devrait plus fonction- ner convenablement, que les actionneurs 36 et 37 amènent les pistons 25 et 26 à la position centrale illustrée sur la figure 2 et les maintiennent à cette position De ce fait, les cylindres coulissants 9 prennent de façon continue la position centrale montrée sur la figure 1. Au lieu de cela, il est possible aussi, par des vannes non représentées, pouvant être installées par exemple sur les raccords des conduites 23,1 à 23,4 au corps 27 de l'organe de transfert 24, de vider les chambres annulaires 11 des jambes de suspension 1 ou 1,1 à 1,4 au point que les cylindres 9 s'appliquent par leurs brides 16 contre la butée 21 (voir la figure 1) des jambes de suspension, la distance du véhicule au-dessus du sol étant réduite en conséquence La caractéristique de la suspension se durcit alors en même temps parce que, parallèlement aux ressorts hélicoïdaux 17, les tampons élastiques 19 et 20 entrent ainsi également en action relativement fréquemment lors de mouvements de compression de la suspension. Chaque fois que le régulateur de position 38 ne fonctionne pas convenablement et que, par voie de conséquence, un des modes de fonctionnement mentionnés précédemment avec les pistons 25 et 26 en position centrale ou avec les cylindres 9 contre les butées 21 -, est instauré,le régulateur d'amortissement 40 peut com- mander de façon renforcée des amortisseurs 5/6, de manière que les mouvements de tangage et de roulis de la carros- serie du véhicule soient contrés par le raidissement des amortisseurs 5/6 Afin de permettre cette action, le ré- gulateur d'amortissement 40 reçoit des signaux appropriés 1 î concernant le fonctionnement du régulateur de position 38 par la ligne à signaux 41. Le régulateur d'amortissement 40 se surveille également en permanence quant à son fonctionnement convenable Si ce dernier ne devait plus être assuré, les amortisseurs 5/6 ne seraient plus commandés, de sorte qu'ils agiraient comme des amortisseurs habituels, non commandés; une disposition avantageuse prévoit que la caractéristique d'amortissement des amortisseurs 5/6 pour un fonctionnement non commandé soit conçue comme dans le cas d'un véhicule équipé d'amortisseurs non commandés La sécurité est ainsi garantie dans toutes les plages de vitesse, quoique avec des pertes de confort plus au moins grandes. A la différence du mode de réalisation illus- tré sur la figure 2, il peut être prévu aussi que les sections utiles des pistons 25 et 26 soient partielle- ment de grandeur inégale. C'est ainsi que les sections utiles du piston 26 doivent être les mêmes dans les chambres de travail 26,1 et 26,4 d'une part et dans les chambres de travail 26,2 et 26,3 d'autre part, mais les sections utiles des chambres de travail 26,1 et 26,4 d'une part et des chambres 26,2 et 26,3 d'autre part peuvent différer Par exemple, la section utile des chambres 26,1 et 26,4 peut être plus grande que celle des chambres 26,2 et 26,3 De cette manière, des moments de roulis sont encaissés principalement par un essieu, l'essieu avant dans l'exemple représenté. Pour ce qui concerne le piston 25, il suffit que les sections utiles dans les chambres 25,1 ainsi que ,2 d'une part et dans les chambres 26,3 ainsi que 26,4 d'autre part soient d'égale grandeur, tandis que les sections utiles dans les chambres 25,1 ainsi que 25,4, de même que 25,2 ainsi que 25,3, peuvent différer. REVENDICATIONS 1 Système de suspension pour véhicules automo- biles, comprenant des organes d'appui hydrauliques agissant entre les roues du véhicule et la carrosserie, ainsi qu'un système de transfert hydrau- lique fonctionnant avec une commande autonome et qui permet de déplacer du fluide hydraulique entre les organes d'appui à des fins de compensation, éventuelle- ment aussi de surcompensation et de diminution de mouvements de tangage et de roulis ou de positions inclinées de la carrosserie du véhicule, caractérisé en ce que les organes hydrauliques ( 4, 8, 9, 10, 11, 12) sont disposés chaque fois en série avec un organe d'élasticité ( 17) agissant entre une roue et la carros- serie du véhicule et peuvent être amenés, en cas de perturbation de la commande autonome ( 38), à une posi- tion centrale ou une position extrême d'abaissement du fait que un système de transfert hydrostatique ( 24) est prévu et peut être amené, lors de la perturbation, à sa position (moyenne) coordonnée à la position centrale ou -les organes hydrauliques ( 4, 8, 9, 10, 11, 12) peuvent être amenés par vidage à leur position extrême d'abaissement. 2 Système de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position centrale est conçue avec maintien automatique. 3 Système de suspension selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des amortisseurs ( 5, 6) pouvant être commandés sont disposés chaque fois paral- lèlement aux organes d'élasticité ( 17). 4 Système de suspension selon la revendication 3, caractérisé en ce que la commande ( 40) des amortis- seurs ( 5, 6) est utilisable indépendamment de la com- mande autonome ( 38) des organes d'appui. Système de suspension selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la commande ( 38) des organes de suspension et la commande ( 40) des amortisseurs pouvant être commandés fonctionnent en se soutenant mutuellement. 6 Système de suspension selon une des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que, dans le cas d'une perturbation de la commande autonome ( 38) des organes d'appui, la commande ( 40) des amortisseurs agit sur les amortisseurs de préférence de façon amplifiée en vue de la diminution des mouvements de tangage et de roulis de la carrosserie du véhicule. 7 Système de suspension selon une des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que les organes d'appui portent un support ( 16), côté carrosserie,de l'organe d'élasticité ( 17). 8 Système de suspension selon une des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce que des tampons élas- tiques ( 19, 20) entrent en action lors de l'abaissement de la carrosserie du véhicule, parallèlement aux organes d'élasticité ( 17). 9 Système de suspension selon une des revendi- cations 1 à 8, caractérisé en ce qu'une jambe de sus- pension ( 1; 1, 1 à 1, 4) est coordonnée à chaque roue du véhicule, jambe qui possède un premier cylindre ( 4) côté carrosserie ainsi qu'un deuxième cylindre ( 5) coulissant télescopiquement dans ce premier cylindre et qui forme la partie cylindre d'un amortisseur ( 5/6) pouvant être commandé de préférence et dont la tige de piston ( 6) est maintenue côté carrosserie, et qu'un troisième cylindre ( 9) est disposé hydrauliquement déplaçable par coulisse- ment sur le premier cylindre ( 4) et porte un support côté carrosserie pour un ressort hélicoïdal ( 17) ou analogue dont le support côté roue est disposé sur le deuxième cylindre ( 5).