Brevet FR2702012A1 — publié le 19940902

DISPOSIFHYDRAULIQUE DE CONTROLEDES OSCILLATIONS D'UN CORPS MOBILE ET APPLICATION AU TRAIN OSCILLANT D'UN VéHICULE ROUTIER La présente invention est relative au contrôle des oscillations d'un corps mobile guidé sur une trajectoire définie et entraîné en mouvement de façon active ou réactive, indépendamment. Dans de nombreux domaines d'application, il est utile, voire nécessaire, de pouvoir contrôler la plage d'oscillation d'un corps mobile, de manière à limiter cette amplitude à l'intérieur d'une plage déterminée ou, encore, à opposer au corps mobile une réaction qui est fonction de l'énergie qui lui est appliquée. A titre d'application préférée mais non limitative, il est possible de citer le balancier d'un véhicule routier, disposé à l'avant ou à l'arrière d'un tel véhicule pour osciller sur un axe généralement parallèle au plan antéro-postérieur de déplacement habituel dudit véhicule. Dans cette application, le balancier porte l'essieu sur lequel sont adaptés les organes de déplacement. Un tel montage est généralement prévu pour faciliter la progression du véhicule sur des terrains peu ou prou cohérents et/ou en dévers et/ou inclinés générant une réaction de glissement ou de dérapage du véhicule, réaction qu'il convient de contrer entre trouvant un appui réactif opposant une résistance adaptée à la force de glissement ou de dérapage qui est, bien entendu, fonction de la masse du véhicule, de l'angle de dévers, de la hauteur du centre de gravité, voire de la vitesse d'avancement, etc... il est également possible de citer une autre application telle que celle relative au contrôle d'une barre franche d'un engin nautique. il peut être considéré que pour régler le problème ci-dessus, la technique antérieure a proposé des solutions à caractère purement mécanique, telle que celle faisant intervenir la mise en place de ressorts antagonistes accordés limitant la plage d'oscillation du corps mobile. Une telle solution n'est pas satisfaisante dans de nombreux domaines en raison, d'une part, de la difficulté, voire de l'impossibilité, de régler et d'adapter précisément la force réactive des ressorts dont la plupart des constructions font apparaître des courbes de réactivité variable. Le second problème tient au fait que, généralement, de tels systèmes élastiques accordés génèrent des réactions de retour qui peuvent être nuisibles au fonctionnement ou au déplacement du corps mobile, lorsque ce dernier doit être soumis impérativement à une seule force d'entrainement. La technique antérieure a aussi proposé des solutions à base de systèmes hydrauliques faisant intervenir des seuils de réactivité déterminés par l'existence de différentes vannes de réglage de contre-pression qui ont pour résultat de rendre les circuits d'alimentation particulièrement complexes, vulnérables, peu fiables dans le temps et délicats à entretenir. La présente invention vise à proposer une nouvelle solution constituée par un dispositif de contrôle particulièrement simple et pouvant être aisément adapté sur toute structure considérée pour contrôler, voire amortir, les oscillations d'un corps rendu mobile activement ou réactivement par rapport à une telle structure. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif hydraulique ce caractérisant par une possibilité d'intervention rapide en vue de régler sa fonction de réactivité, pour introduire des butées de contrôle ou d'amortissement de fin de course faisant apparaître un seuil de contre-pression réglable pour l'appui du corps mobile. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, le dispositif hydraulique de contrôle des oscillations d'un corps mobile selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte: - deux tampons transformateurs d'énergie hydraulique, antagonistes, disposés en opposition de part et d'autre d'une butée portée par le corps mobile, - et un circuit hydraulique d'alimentation desdits transformateurs comprenant: une source de fourniture de fluide sous pression réglée, une alimentation commune en parallèle entre la source et les transformateurs, un accumulateur hydraulique branché en dérivation sur l'alimentation commune. L'invention a encore pour objet l'application préférée du dispositif hydraulique ci-dessus au train oscillant d'un véhicule routier. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention. La Fig. 1 est une représentation schématique d'une installation comprenant un corps mobile oscillant dont le contrôle de déplacement est assuré par l'intermédiaire d'un dispositif hydraulique conforme à l'invention. La Fig. 2 est une vue schématique d'un exemple de circuit hydraulique particulièrement adapté au dispositif selon l'invention. La Fig. 3 est une vue schématique analogue à la Fig. 1 mais illustrant un exemple de fonctionnement de l'objet de l'invention. La Fig. 4 est une vue transversale montrant schématiquement, et à échelle différente, l'application du dispositif selon l'invention à l'essieu oscillant d'un véhicule routier. Selon la Fig. 1, le dispositif de l'invention est mis en oeuvre pour contrôler les oscillations d'un corps mobile 1 dans le sens des flèches fi et f2, à partir d'une position moyenne P occupée par ledit corps monté et guidé en déplacement sur une voie, telle que 2. La Fig. 1 fait apparaître, de façon schématique, le corps mobile 1 sous la forme d'un coulisseau monté sur une glissière, mais il doit être considéré que cette représentation schématique n'est fournie que pour faciliter l'appréciation de l'objet de l'invention décrit ci-après. il peut être considéré que le corps mobile 1 est mû en déplacement sur une voie 2 rectiligne ou courbe dont la référence peut être horizontale, inclinée, verticale. Le corps mobile 1 peut être mû en déplacement sur la voie 2, soit de manière passive en résultat du fonctionnement d'un autre organe ou d'une autre machine auquel il peut être lié ou non. Dans l'exemple illustré, le corps mobile 1 est lié à un organe moteur 3 du type à double effet à même d'animer le corps mobile sur une amplitude maximale A. L'organe moteur 3 est, à titre d'exemple, représenté sous la forme d'un vérin hydraulique rectiligne du type à double effet. Le dispositif hydraulique selon l'invention, désigné dans son ensemble par la référence 4, comprend deux tampons transformateurs d'énergie hydraulique 5a, 5b qui sont disposés en opposition pour agir, de façon antagoniste, de part et d'autre du corps mobile 1 qui comporte, à cette fin, une butée ou un appui 6 apte à coopérer avec les transformateurs d'énergie 5a et 5b. Dans l'application à un corps mobile déplaçable de façon rectiligne ou linéaire, les transformateurs d'énergie hydraulique 5a et 5b sont constitués par des vérins hydrauliques à simple effet, dépourvus de rappel élastique et comportant chacun une partie fixe 7a, 7b et une partie mobile 8a, 8b.Les parties fixes 7 sont, de préférence, constituées par les corps ou cylindres de vérin fixés sur des appuis 9 pour disposer d'une position de référence fixe par rapport au corps mobile 1. les parties mobiles 8a sont, de préférence, constituées par les tiges de piston. n doit être retenu que des dispositions équivalentes au plan technologique peuvent, bien entendu, être substituées et que, par exemple, selon certaines applications et en lieu et place de vérins à course rectiligne, il pourrait être envisagé de mettre en oeuvre des transformateurs d'énergie hydraulique à fonctions rotatives. Les transformateurs Sa, 5b sont disposés sur les appuis 9 et relativement à la position moyenne de référence P de la butée 6, de telle manière que par l'intermédiaire du circuit hydraulique destiné à les alimenter et dont la description intervient ci-après, les organes mobiles 8a, 8b soient situés simultanément en appui contre la butée 6 en ayant effectué chacun une course d'extension partielle qui est, soit quasi totale, soit supérieure à la moitié de leur course maximale, comme cela est illustré par la Fig. 1. Une autre disposition constructive de l'invention consiste à choisir, dans l'exemple précis illustré, des vérins dont les organes mobiles possèdent une course maximale qui est supérieure à la demi-amplitude d'oscillation A de la butée 6. Les transformateurs d'énergie hydraulique 5a et 5b sont alimentés par un circuit 10 comprenant une source il de fourniture, à partir d'une bâche 12, d'un fluide hydraulique sous pression réglée. La source de fourniture 11 est raccordée à une alimentation 13 qui est commune, par deux branches parallèles 13a et 13b, pour les vérins ou transformateurs Sa et 5b auxquels ces branches aboutissent pour alimenter les chambres des vérins responsables d'un déplacement des organes mobiles 8a et 8b en appui opposé simultanément contre la butée 6 occupant la position moyenne P, par exemple, dans un état d'équilibre neutre ou statique du corps mobile 1. Cette disposition correspond à la qualification de transformateurs d'énergie hydraulique antagonistes énoncée précédemment. L'alimentation commune 13 est pourvue, en piquage ou en dérivation, d'un accumulateur hydraulique 15, de type classique, comprenant une membrane 16 divisant le volume interne utile en deux chambres à volume variable dont l'une, 17, est destinée à contenir une charge d'un fluide gazeux neutre sous pression et dont l'autre, 18, constitue une capacité tampon en relation directe avec l'alimentation 13. Le circuit 10, illustré par la fig. 2, est prévu pour alimenter simultanément les transformateurs 5a et 5b, à partir de la source il au travers d'un bloc d'alimentation 20 comprenant un clapet anti-retour 21 s'opposant au reflux de fluide hydraulique en direction de la source 11. Le bloc d'alimentation 20 comprend, également, en aval du clapet 21, un réducteur de pression 22 à la sortie duquel est branchée l'alimentation commune 13. Le réducteur de pression 22 est, de préférence, réglable soit directement, soit par couplage avec un clapet de surpression 23 qui est interposé sur une ligne 24 de retour à la bâche. Le bloc 20 est branché entre la source 11 et une ligne d'alimentation principale L comprenant les moyens de réduction de pression et de retour à la bâche, tels qu'ordinairement prévus. Le circuit 10 comprend, par ailleurs, en amont du clapet de surpression 23 et en relation avec la sortie du réducteur 22 une ligne dérivée 25 sur laquelle est monté un afficheur de pression 26 pouvant être neutralisé par une vanne d'isolement 27. Le dispositif hydraulique décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante à partir d'une situation dite d'équilibre dans laquelle la butée 6 occupe la position moyenne de référence P. Le fluide hydraulique fourni par la source 11 est transmis à l'alimentation 13 avec la pression réglée déterminée par l'intermédiaire de l'ajustement initial ou réglé apporté par le réducteur 22. Le fluide hydraulique emprunte l'alimentation 13 et remplit simultanément les chambres antagonistes ou opposées des transformateurs 5a et 5b dont les organes mobiles 8a et 8b sont déplacés en opposition jusqu'en appui contre la butée 6, comme cela est illustré par la Fig. 1. Cette figure montre un état d'équilibre dans lequel une même pression règne dans les chambres opposées des transformateurs 5a et 5b, dans l'alimentation 13 et dans la chambre tampon 18. A supposer que le déplacement du corps mobile 1 s'effectue dans le sens de la flèche fi, la butée 6 provoque la course de rétraction dans le même sens de l'organe mobile 8b du transformateur 5b. La chambre d'alimentation du transformateur 5b connaît une réduction de son volume générant un reflux du fluide hydraulique dans la dérivation parallèle 13b. Un tel reflux s'effectue par transfert inverse et intercommunication avec la chambre opposée du transformateur 5a qui fait intervenir une course d'extension de l'organe 8a jusqu'à la position de butée extrême correspondant à une extension maximale. li peut être considéré que dans cette situation, aucun contrôle ni amortissement réel de l'amplitude d'oscillation n'intervient, étant donné qu'un transfert inverse de fluide hydraulique s'établit entre les chambres reliées en parallèle des transformateurs d'énergie 5a et 5b, même si ce transfert ne concerne qu'une faible quantité de fluide lorsque, par exemple, les transformateurs 5a et 5b sont sensiblement en extension maximale dans la position P. Lorsque le transformateur 5a a effectué la course d'extension maximale de l'organe mobile 7a, comme illustré par la Fig. 3, le déplacement de l'organe mobile 1, toujours dans le sens de la flèche fi, tend à produire comme précédemment la course de rétraction de l'organe mobile 8b du transformateur d'énergie 5b. Etant donné que la chambre du transformateur 5a connaît à ce moment un volume défini, un transfert inverse de fluide hydraulique, comme dit précédemment, ne peut plus intervenir. Ainsi, le déplacement continu du corps mobile 1 dans le sens de la flèche fi produit un reflux de fluide hydraulique absorbé par l'accumulateur 15 avec un seuil de contre-pression régulé par ce dernier par le réglage du réducteur 22. Si, pour une raison quelconque, la butée 6 agit plus fortement sur le transformateur Sb et fait croître la pression du fluide refoulé au-delà du seuil de réglage du réducteur 22, après absorption par l'accumulateur, alors le clapet 23 s'ouvre et autorise le retour à la bâche jusqu'à ce que la pression du fluide soit ramenée en-dessous du seuil de réglage du réducteur 22. De cette manière, intervient, tout d'abord, une forme d'amortissement de la demi-amplitude d'oscillation dans le sens de la flèche fi, ainsi qu'une butée à résistance réglée par le réglage du réducteur 22. Lors de l'alternance de la course du corps mobile 1, en direction retour de la position moyenne P, le transformateur 5b produit, tout d'abord, une action de restitution de travail emmagasiné, jusqu'au moment où la butée 6 rejoint l'organe mobile 8a en course d'extension maximale. Dans un tel état, un transfert inverse dans le sens opposé s'établit entre les transformateurs 5a et 5b avec production des caractéristiques fonctionnelles, comme décrit précédemment. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, par l'intermédiaire du réducteur de pression 22, voire du clapet de pression 23, il est possible d'ajuster, en fonction des besoins, l'appui ou la butée extrême d'amplitude selon la flèche fi ou f2 du corps mobile 1 en vue d'adapter les caractéristiques de déplacement de ce dernier d'amortissement et d'immobilisation en appui. A titre d'application préférée, la Fig. 4 montre la mise en oeuvre de l'objet de l'invention sur un engin routier comportant un châssis 30 possédant, bien que cela ne soit pas représenté, par exemple un essieu avant pourvu de deux roues à suspension et amortissement indépendants. Un tel châssis est pourvu d'un essieu arrière 31 portant directement des roues et qui est monté, par un berceau oscillant 32, sur un demi-arbre 33 porté par le châssis 30. D'une manière habituelle, un tel demi-arbre 33 s'étend le plus souvent horizontalement et dans le plan antéropostérieur de symétrie pp' du véhicule pour autoriser une oscillation par rotation inverse du balancier 32 dans le sens des flèches fi et f2.. L'amplitude maximale d'oscillation A est, par exemple, physiquement limitée de façon positive par l'intermédiaire de pattes ou analogues 34 et 35 destinées à coopérer avec des contreparties portées le châssis 30. La partie supérieure du balancier 32 est pourvue de la butée 6, de part et d'autre de laquelle se trouvent disposés les transformateurs d'énergie 5a et 5b dont les parties fixes 7a et 7b sont adaptées sur le châssis 30. Dans une telle disposition, les mêmes éléments constitutifs que ceux décrits en référence aux Fig. 1 et 2 sont prévus et les mêmes références désignent ces mêmes éléments dans la Fig. 4. Dans cette application, le véhicule peut disposer d'un appui certain, même en progression en dévers sollicitant l'essieu amère 31 et, par conséquent, le balancier 32, soit dans le sens de la flèche fi, soit dans le sens de la flèche f2. Dans une telle application, il est avantageux de disposer d'un réducteur de pression 22 réglable, de manière que le conducteur puisse adapter le seuil de contre-appui opposé au déplacement de la butée 6 par l'un ou l'autre transformateur 5a, 5b en fonction des conditions de progression propres aux caractéristiques du véhicule et de celles du terrain emprunté. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 - Dispositif hydraulique de contrôle des oscillations d'un corps mobile, caractérisé en ce qu'il comporte: - deux tampons transformateurs d'énergie hydraulique (5a, 5b), antagonistes, disposés en opposition de part et d'autre d'une butée (6) portée par le corps mobile (1), - et un circuit hydraulique (10) d'alimentation desdits transformateurs comprenant: une source (11) de fourniture de fluide sous pression réglée, une alimentation commune (13) en parallèle entre la source et les transformateurs, . un accumulateur hydraulique (15) branché en dérivation sur l'alimentation commune. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les transformateurs d'énergie hydraulique sont des vérins linéaires à simple effet et en ce que l'alimentation commune en parallèle (13) aboutit aux chambres des vérins responsables d'un déplacement des organes mobiles (8a, 8b) de ces vérins, en appuis opposés contre la butée occupant une position moyenne (P) dans un état d'équilibre du corps mobile (1). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les vérins sont montés relativement à la position moyenne de la butée, de manière que leurs organes mobiles soient simultanément en appui contre la butée en ayant effectué chacun une course d'extension partielle supérieure à au moins la moitié de leur course maximale. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les vérins possèdent une course maximale supérieure à la demi-amplitude (A) d'oscillation de la butée (6). 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les vérins sont alimentés à partir du circuit hydraulique (10) au travers d'un bloc d'alimentation (20) comprenant un clapet anti-retour (21) et un réducteur de pression (22). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le réducteur de pression est réglable. 7 - Dispositif selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce que le circuit comprend, en amont du réducteur (22), une ligne dérivée (25) de mesure de pression contrôlée par une vanne d'isolement (27) disposée en amont d'un afficheur (26). 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la ligne dérivée comporte en amont de la vanne d'isolement, une ligne dérivée (24) de retour à la bâche, contrôlée par un clapet de surpression (23) couplé au réducteur réglable (22). 9 - Application du dispositif hydraulique selon l'une des revendications 1 à 8, au train oscillant d'un véhicule routier et dans laquelle: - le train oscillant (31), du type balancier, est monté par un axe d'oscillation (33) sur le châssis du véhicule, porte deux organes d'appui au sol et de déplacement et constitue le mobile (1) pourvu de la butée (6), - les transformateurs d'énergie hydraulique (Sa, 5b) sont montés par leurs organes fixes sur le châssis du véhicule et coopèrent en opposition par leurs organes mobiles avec ladite butée.