Brevet FR2700734A1 — publié le 19940729

SUSPENSION POUR VEHICULE, AUTOMOBILE NOTAMMENT. La présente invention concerne un perfectionnement apporté aux suspensions pour véhicules, automobiles notamment, et plus particulièrement aux types de suspensions faisant l'objet des demandes de brevets français no. 90 04604 (publication 2 660 603) et 91 09567 (qui sera publié le 29 Janvier 1993 sous le no. 2 179 494). De telles suspensions ainsi que leur fonctionnement ne seront pas repris en détail dans la suite de la description, mais feront partie intégrante de cette dernière en tant que besoin. D'une manière générale, les suspensions décrites dans les documents précités ont une structure telle que les trains avant et arrière comportent des moyens permettant de répercuter les efforts exercés sur l'une des roues sur l'ensemble des autres roues, lesdits moyens étant constitués par des ensembles hydrauliques, au nombre de deux par roue, et qui sont reliés entre eux de telle sorte que l'on réalise un équilibrage des roues entre elles, d'une part entre deux roues d'un même train, et d'autre part entre les roues avant et arrière situées d'un même côté. Dans la solution faisant l'objet du second document précité (FR 91 09567), la liaison des ensembles hydrauliques est obtenue au moyen de quatre circuits de transfert distincts, reliant les roues deux à deux, chacun des quatre circuits comportant un conduit unique pour la circulation du fluide des ensembles hydrauliques, conduit ayant un diamètre défini de telle sorte qu'il n'y ait qu'un minimum de pertes de charge en fonction de sa longueur, et sur lequel est branché un circuit de connexion permettant d'agir sur un ensemble formant le ressort, ledit circuit et ledit ensemble permettant de remplir les fonctions ressort et amortisseur. Avantageusement, ainsi que cela ressort de la figure 4 de ce brevet, et qui a été reproduite en tant que figure I dans la présente demande pour faciliter la compréhension de l'invention, afin de pouvoir réaliser un réglage en cours d'utilisation, notamment pour diminuer le roulis sans changer la répartition du transfert de charge, il est possible d'associer aux ensembles hydrauliques latéraux, et plus particulièrement l'ensemble formant ressort (12), des réservoirs additionnels (13) qui permettent de mofifier automatiquement les caractéristiques dudit ensemble ressort (12). Grâce à une telle solution, en ligne droite, le réservoir auxiliaire est en communication avec le réservoir principal de l'ensemble formant ressort, ce qui donne une raideur prédéterminée, minimale audit ensemble. En virage, par l'intermédiaire d'un clapet ou similaire commandé automatiquement sous l'effet des contraintes exercées lors de cette manoeuvre, on coupe la communication entre le réservoir auxiliaire et le réservoir principal, ce qui permet d'augmenter (doubler par exemple) la raideur de l'élément (12) formant le ressort. Une telle conception de suspension donne satisfaction, mais néanmoins elle pose des problèmes en ce qui concerne le comportement au roulis par rapport à une suspension conventionnelle dotée ou non de barres anti-roulis. Par ailleurs, elle manque d'efficacité d'une part, en ce qui concerne la fonction anti-tangage, et d'autre part, du fait que cette conception ne résout que partiellement le problème de l'amortissement, notamment lors de sollicitations au passage d'obstacle isolé ou de "gendarme couché". Il est à noter également que la détermination des éléments hydrauliques et pneumatiques aboutit à des réalisations difficilement intégrables dans des volumes restreints compatibles avec ceux disponibles dans les véhicules industriels. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un perfectionnement à un tel type de suspension, qui permet d'en améliorer notablement l'efficacité par le fait qu'elle autorise non seulement la résolution du problème que pose le compromis entre roulis et tangage acceptables et fréquences de pompage du véhicule, mais également par le fait qu'elle autorise une variation pilotée de la raideur et de l'amortissement dans le cas d'une sollicitation disymétrique du train avant ou arrière (passage d'une roue sur un obstacle isolé) ou dans le cas d'une sollicitation découplée du train avant (passage sur un "gendarme couché").L'originalité de ce perfectionnement se concrétise simultanément par un courtcircuitage de l'amortissement se traduisant par une diminution instantanée de la valeur de cet amortissement, pour atteindre une valeur très faible, mais également par une mise en série de ressorts se traduisant par une diminution globale de la raideur opposée au niveau de chaque roue sollicitée. Enfin, ce nouveau dispositif, est quant à lui, tout à fait intégrable dans des volumes restreints compte tenu des faibles volumes nécessaires. D'une manière générale, l'invention concerne donc un perfectionnement apporté aux suspensions pour véhicules du type faisant l'objet du brevet français 91 09567 (figure 4) et dans lesquelles les trains avant et arrière comportent des moyens permettant de répercuter les efforts exercés sur l'une des roues sur l'ensemble des autres roues, lesdits moyens étant constitués par des ensembles hydrauliques, reliés entre eux de telle sorte que l'on réalise un équilibrage des roues entre elles, d'une part entre les roues d'un même train, et d'autre part, entre les roues avant et arrière situées d'un même côté, la liaison deux à deux des ensembles hydrauliques étant obtenue au moyen de circuits de transfert, reliant les roues deux à deux, chacun des circuits comportant un circuit unique pour la circulation du fluide des ensembles hydrauliques, et sur lequel est branché un circuit de connexion permettant au fluide d'agir sur un ensemble formant ressort. Le perfectionnement conforme à l'invention se caractérise en ce que le circuit de connexion branché sur chaque circuit de circulation de fluide des ensembles hydrauliques, est constitué de deux ensembles de type vérin, identiques, montés en série sur chaque circuit de liaison par l'intermédiaire d'une connexion pneumatique mettant en communication deux ensembles identiques soumis à l'action de chaque vérin hydraulique. En d'autres termes, ce qui caractérise l'invention, réside dans le fait que les deux ensembles de type "vérin" agissent respectivement par le biais de deux pistons distincts sur chacun des volumes (fluide compressible) de deux chambres identiques, ces dernières étant en communication entre elles grâce à une connexion pneumatique, ce qui autorise une auto-adaptation de la raideur dans le cas de franchissement d'obstacle isolé (couplage série-parallèle). Par ailleurs, le perfectionnement conforme à l'invention permet de réaliser une suspension ne comportant que trois circuits de transfert (au lieu de quatre dans le brevet français précité), à savoir un circuit frontal et deux circuits latéraux, mais il est évident qu'on pourrait réaliser d'une manière similaire une suspension comportant deux circuits latéraux et deux circuits transversaux (un frontal et un arrière). Par ailleurs, selon une autre caractéristique, la suspension comporte un ensemble compatible avec l'auto-adaptation en raideur permettant, lors d'un franchissement d'obstacle isolé, de dériver le débit vers un circuit ne générant qu'un très faible amortissement, et ainsi autorisant une auto-adaptation dudit amortissement. Enfin, selon une autre forme préférentielle de réalisation conforme à l'invention, chaque ensemble pneumatique est mis en communication avec des réservoirs additionnels par l'intermédiaire d'un clapet autopiloté, permettant de modifier automatiquement les caractéristiques en raideur du véhicule lors des phases de roulis et de tangage, et conférant ainsi au véhicule une grande capacité de franchissement d'obstacle compatible avec un contrôle du roulis et du tangage. Dans la suite de la description, les circuits hydrauliques seront décrits en utilisant comme liquide de l'huile, et les circuits pneumatiques en utilisant de l'air, mais il est évident que cela n'est pas limitatif (fluide compressible, azote..). Par ailleurs, chaque ensemble pneumatique peut être avantageusement associé à des réservoirs additionnels permettant de modifier automatiquement et en temps réel les caractéristiques des ensembles de connexion (notamment la raideur). L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation donné ci-après à titre indicatif mais non limitatif, et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels: - la figure I illustre, comme dit précédemment, l'état de la technique le plus proche constitué par l'exemple de réalisation illustré par la figure 4 du FR-A-91 09567; - la figure 2 est un schéma de principe c'est-à-dire similaire à celui de la figure 1, qui est destinée à montrer la manière dont est réalisé l'ensemble d'une suspension conforme à l'invention dans un véhicule comportant quatre roues, et la manière dont est réalisée la liaison des roues entre elles deux à deux afin que les contraintes exercées sur l'une des roues soient répercutées sur les autres;; - les figures 3, 4, 5, 6 et 7 sont des schémas de principe illustrant les différents éléments caractéristiques de l'invention, à savoir la figure 3, la structure d'une "centrale double" permettant un couplage raideur série-parallèle, la figure 4, la structure d'un ensemble conforme à l'invention permettant une auto-adaptation de l'amortissement, . la figure 5, un mode de réalisation préférentiel de l'un des éléments entrant dans la réalisation du circuit de connexion et permettant d'obtenir l'ensemble remplissant la fonction anti-roulis et anti-tangage de manière semi-active;; . la figure 6, la structure d'un conduit adapté pour obtenir un amortissement laminaire par écoulement annulaire et, . la figure 7 est un schéma de principe d'un ensemble de liaison entre deux roues et permettant d'obtenir un système anti-roulis et/ou anti-tangage semi-actifs, centrales doubles, couplage raideur série et parallèle, et à amortissement laminaire, parallèle par écoulements annulaires et série, compatible avec le couplage raideur série-parallèle. Si l'on se reporte aux schémas annexés et en reprenant les mêmes références que celles utilisées pour décrire le mode de réalisation faisant l'objet de la figure 4 du FR 91 09567, le véhicule équipé d'une suspension conforme à l'invention, tel qu'il est illustré à la figure 2, comporte en ce qui concerne les trains avant (AV) et arrière (AR) des ensembles hydrauliques permettant de transférer les efforts exercés sur l'une des roues sur l'ensemble des autres roues et qui, dans l'exemple de réalisation illustré, sont au nombre de trois, à savoir deux circuits latéraux et un circuit frontal, le circuit arrière nécessaire dans le mode de réalisation faisant l'objet du brevet français précité, étant supprimé mais pouvant, si on le souhaite, être également réalisé d'une manière similaire. De tels ensembles hydrauliques comportent essentiellement, pour chaque roue (la,lb,lc,ld), soit deux éléments séparés non représentés à la figure I (figure 4 du FR 91 09567), soit un ensemble intégrant les deux systèmes tel que cela est représenté à la figure 2 dans le mode de réalisation conforme à l'invention.La liaison desdits ensembles hydrauliques conformément à l'invention est réalisée d'une manière similaire à l'art antérieur et est telle que lesdits ensembles hydrauliques soient reliés entre eux de telle sorte que l'on réalise l'équilibrage des roues entre elles, d'une part entre deux roues d'un même train (respectivement entre les roues (la,lb et Ic,ld), et d'autre part entre les roues avant et arrière situées d'un même côté du véhicule (respectivement roues (la,lc) et roues (Ib,ld). Cette liaison entre les roues du véhicule est obtenue, conformément au mode de réalisation préférentiel selon l'invention, au moyen de trois circuits de transfert distincts, similaires (mais qui pourraient être également au nombre de quatre comme dans l'art antérieur), circuits désignés par la référence générale (9), chaque circuit (9) comportant deux conduites (10a) et (lOb) qui relient entre eux les ensembles hydrauliques associés à chacune des roues, et entre lesquelles est branché un conduit de connexion désigné par la référence générale (11) permettant de dériver le fluide hydraulique dans un ensemble formant ressort. Conformément à l'invention, le circuit de connexion (11) branché sur le circuit de circulation de fluide (9) des ensembles hydrauliques, est constitué de deux ensembles de type "vérin" (20,21), identiques, montés en série sur chaque circuit de liaison (9) par l'intermédiaire d'une connexion pneumatique (22) comportant deux ensembles identiques (23,24) soumis à l'action de chaque vérin hydraulique (20,21).Grâce à un tel ensemble de base tel qu'illustré à la figure 3, et qui pourrait donc être substitué aux ensembles référencés (12) à la figure 1, il est possible d'obtenir une centrale double permettant d'avoir un couplage de raideur du type "serie-parallèle" et qui, d'une manière générale, remplit la même fonction que les éléments basculeurs (décrits dans le brevet français 2 660 603) et qui, par rapport à de tels éléments, sont plus performants et fiables comme le démontre l'explication qui suit. Considérons par exemple la roue avant gauche franchissant un obstacle isolé. Le vérin au niveau de cette roue capte le déplacement et débite dans le circuit (lOb) de cette figure. Ce débit provoque le déplacement du vérin hydraulique (21). Compte tenu du fait que la roue avant droite reste immobile et que le fluide dans le circuit (lova) est incompressible, le piston (21) va comprimer le volume total constitué de la chambre (24), mais également de la chambre (23) et de la connexion (22). On est dans la configuration ressorts en série. Dans le cas où les deux roues se déplacent (pompage, tangage, passage de "gendarmes couchés"), elles provoquent un débit dans les circuits (10a) et (lOb). Les vérins hydrauliques (26) et (21) compriment donc respectivement les volumes des chambres (23) et (24). On est dans la configuration ressorts en parallèle, ce qui permet une auto-adaptation en raideur. Un tel ensemble simplifié tel qu'illustré à la figure 3 ne permettant cependant pas de résoudre les problèmes de roulis et de tangage qui se produisent lors de la circulation du véhicule, il peut être adapté, comme cela ressort de la figure 4, en y adjoignant un réservoir additionnel (25) permettant de modifier automatiquement les caractéristiques des ensembles de connexion, et qui est relié au circuit d'air (23) par l'intermédiaire d'une liaison comportant des moyens (billes dans le cas présent) permettant, lors de l'inclinaison du véhicule (tangage ou roulis) de modifier instantanément et en temps réel le volume initial et une auto-adaptation de l'amortissement. Cette possibilité s'explique de la manière suivante. Considérons la roue avant gauche en franchissement d'obstacle isolé. Le débit généré dans le circuit (lOb) provoque une surpression sur la face du piston en regard avec ce circuit; le piston (26) initialement en équilibre se déplace, libérant dans son déplacement l'accès à un tuyau en dérivation, et parallèle au circuit générant de l'amortissement. De ce fait, le fluide coutrcircuite le circuit amortissement. La valeur de l'amortissement au niveau de la roue chute, évitant ainsi de "brider" l'effet bénéfique des raideurs en série. La figure 6 illustre la structure d'un conduit qui est adapté pour permettre un amortissement laminaire par écoulement annulaire, et qui permet d'obtenir, à partir d'une courte longueur de tuyau les mêmes effets que sur un tuyau de grande dimension, autorisant ainsi la réalisation d'un amortisseur occupant un très faible volume. La figure 7 illustre de manière schématique la structure et le fonctionnement d'un circuit de liaison réalisé conformément à l'invention et reliant deux roues entre elles, par exemple une roue avant droite à une roue arrière droite. REVENDICATIONS 1/ Suspension pour véhicule, automobile notamment, dans laquelle les trains avant et arrière comportent des moyens permettant de répercuter les efforts exercés sur l'une des roues sur l'ensemble des autres roues, lesdits moyens étant constitués par des ensembles hydrauliques, reliés entre eux de telle sorte que l'on réalise un équilibrage des roues entre elles, d'une part entre les roues d'un même train, et d'autre part, entre les roues avant et arrière situées d'un même côté, la liaison desdits ensembles hydrauliques étant obtenue au moyen de circuits de transfert distincts (9) reliant les roues deux à deux, chacun des circuits comportant un circuit unique pour la circulation du fluide des ensembles hydrauliques, et sur lequel est branché un circuit de connexion (II) permettant au fluide d'agir sur un ensemble formant ressort, caractérisée en ce que le circuit de connexion (11) branché sur chaque circuit (9) de circulation de fluide des ensembles hydrauliques, est constitué de deux ensembles (20,21) de type "vérin", identiques, agissant respectivement par le biais de deux pistons distincts sur chacun des volumes (fluide compressible) de deux chambres identiques (23,24), ces dernières étant en communication entre elles grâce à une connexion pneumatique (22), ce qui autorise une auto-adaptation de la raideur dans le cas de franchissement d'obstacle isolé (couplage série-parallèle). 2/ Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble compatible avec l'auto-adaptation en raideur et qui est composé d'un piston (26) permettant, lors d'un franchissement d'obstacle isolé, de dériver le débit vers un circuit ne générant qu'un très faible amortissement et ainsi autorisant une auto-adaptation dudit amortissement. 3/ Suspension selon l'une des revendications I et 2, caractérisée en ce que chaque ensemble pneumatique (23,24) est mis en communication avec des réservoirs additionnels (25) par l'intermédiaire de clapets autopilotés, permettant de modifier automatiquement les caractéristiques en raideur du véhicule lors des phases de roulis et de tangage, et conférant ainsi au véhicule une grande capacité de franchissement d'obstacle compatible avec un contrôle du roulis et du tangage. 4/ Suspension selon l'une des revendications I à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte trois circuits de transferts distincts, deux latéraux et un frontal.