Brevet FR2722451A1 — publié le 19960119

La présente invention concerne un système de suspension active pour une roue de véhicule automobile. La figure 1 représente un système de suspens ion hydropneumatique active de véhicule automobile selon lequel la roue 1 est liée à un bras de suspension 2 relié par une articulation 3 à la caisse (non représentée) du véhicule. Une tige 4, reliée par une articulation 5 au bras de suspension 2, assure la liaison du bras 2 avec une jambe de suspension hydro-pneumatique 6 liée à la caisse du véhicule. La jambe de suspension 6 comprend un corps cylindrique 7 dans lequel peut coulisser un piston 8 délimitant dans le corps 7 une chambre 9 communiquant, par I'intermédiaire d'un amortisseur 10, avec une chambre 11 délimitée en partie inférieure d'un corps sphérique 12 formant ressort pneumatique contenant un certain volume de gaz sous pression dans une chambre supérieure 13 séparée de la chambre inférieure 11 par une membrane élastique 14. La chambre 9 est remplie de fluide hydraulique de sorte que la membrane 14 sépare le fluide hydraulique du gaz sous pression contenu dans la chambre 13. Au cours du mouvement du bras de suspension 2, dû par exemple aux inégalités de la route, le fluide hydraulique passe de la chambre 9 à la chambre 11 par l'intermédiaire de l'amortisseur 10, assurant ainsi la fonction de suspension du véhicule. Un distributeur hydraulique 15 permet de faire varier le volume de liquide existant dans les chambres 9 et 11. Ce distributeur comprend un tiroir 16 monté coulissant dans le corps 17 du distributeur 15. Le déplacement du tiroir 16 permet soit l'admission de liquide venant d'une source de pression (non représentée) par le tuyau 18, soit le retour de liquide à un réservoir sans pression (non représenté) par le tuyau 19. Dans une suspension évoluée, le distributeur hydraulique 15 fait partie intégrante d'une servo-valve 20, dont le moteur électrique rotatif 21 pilote le tiroir 16 par l'intermédiaire d'un bras de levier 22 relié de façon articulée au tiroir 16. Le moteur 21 de la servo-valve 20 est piloté électriquement par un calculateur (non représenté) transmettant des signaux de commande au moteur 21 par l'intermédiaire d'un câble 23. Ce calculateur prend en compte différents paramètres représentatifs de l'état dynamique du véhicule, tels que par exemple la vitesse du véhicule, la hauteur de la caisse du véhicule par rapport au sol, les actions du conducteur sur la pédale d'accélérateur ou de frein du véhicule et l'angle de braquage du volant de direction du véhicule, de façon à commander le moteur 21 de la servo-valve 20 pour admettre ou refouler dans ou des chambres 9 et 11 du fluide hydraulique. La loi de commande est établie de façon à assurer aux passagers du véhicule le meilleur confort possible. Cependant, la suspension hydro-pneumatique ci-dessus décrite a pour inconvénient qu'en cas de panne du moteur électrique 21 ou de la commande électronique de celui-ci, la suspension du véhicule n'est plus assurée puisque le tiroir 16 est susceptible d'être dans une position quelconque. L'invention a pour but d'éliminer l'inconvénient cidessus du système de suspension connu en proposant un système de suspension active pour une roue de véhicule automobile, comprenant une jambe de suspension reliée à un tiroir hydraulique qui est piloté par des moyens de commande, le système étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de sécurité apte à assurer un fonctionnement dégradé en cas de panne des moyens de commande. Le dispositif de sécurité comprend une commande mécanique de hauteur interposée entre le tiroir hydraulique et un élément de suspens ion et comprenant des moyens pour neutraliser la commande mécanique de hauteur lors du fonctionnement normal des moyens de commande. De préférence, les moyens de neutralisation comprennent un ressort interposé entre une pièce reliée à l'élément de suspens ion et une pièce reliée au tiroir hydraulique et dont l'élasticité est suffisante pour qu'il se comprime lorsque le tiroir hydraulique est actionné par les moyens de commande. Selon un mode de réalisation, les moyens de neutralisation comprennent une tige constituant la pièce précitée reliée mécaniquement au tiroir hydraulique ; un corps cylindrique constituant la pièce reliée à l'élément de suspension et comportant une chambre interne cylindrique dans laquelle est maintenue axialement une portion d'extrémité de la tige par le ressort de neutralisation monté précontraint sur la tige entre deux rondelles espacées en butée respectivement sur deux circlips extérieurs solidaires de la tige, l'ensemble constitué de la tige, du ressort de neutralisation et des rondelles étant logé dans la chambre du corps cylindrique de façon qu'en position de repos du ressort de neutralisation, les rondelles soient en appui respectivement sur un épaulement annulaire du corps cylindrique et une extrémité annulaire d'un manchon cylindrique fixé en partie dans le corps cylindrique. De préférence, le manchon cylindrique est fixé amoviblement, par exemple par vissage, dans le corps cylindrique de façon à permettre le démontage de l'ensemble précité du corps cylindrique. Le système de suspension comprend de plus un élément élastique, tel qu'un ressort, interposé entre le corps cylindrique et l'élément de suspension. Le corps cylindrique précité est relié à l'élément élastique par une tige de liaison. La commande mécanique de hauteur comprend un corps fixe, lié à la caisse du véhicule, dans lequel peuvent se déplacer axialement le corps cylindrique et le manchon cylindrique précité ; deux membranes élastiques fixées de façon étanche l'une au corps fixe et au corps cylindrique et l'autre au corps fixe et au manchon cylindrique pour définir deux chambres opposées remplies de fluide hydraulique ; et un passage longitudinal du corps fixe mettant en communication les deux chambres opposées et dans lequel est inséré un étranglement freinant le déplacement du corps cylindrique de sa position neutre. La commande mécanique de hauteur comprend de plus des moyens permettant un retour rapide du corps cylindrique à sa position neutre et comprenant un passage longitudinal du corps fixe permettant une communication de fluide entre les deux chambres opposées ; deux rondelles logées respectivement dans les deux chambres et agencées de façon à normalement obturer le passage longitudinal sous l'action de ressorts respectifs montés chacun précontraint entre une rondelle d'obturation et une coupelle solidaire de la membrane élastique d'étanchéité correspondante, de sorte qu'un déplacement du corps cylindrique de sa position neutre amène l'une des rondelles à sa position d'ouverture de l'extrémité correspondante du passage longitudinal tout en maintenant l'autre rondelle en position d'obturation de l'extrémité opposée du passage longitudinal et que le déplacement du corps cylindrique en sens inverse provoque le refoulement d'un volume de fluide de la chambre correspondante au travers du passage longitudinal laissé ouvert par la rondelle en position d'ouverture dans l'autre chambre par dégagement de l'autre rondelle de sa position d'obturation résultant de la pression de refoulement du fluide dans le passage longitudinal. Les moyens de commande du tiroir hydraulique comprennent un moteur électrique relié au tiroir hydraulique par un levier et un dispositif de pilotage du moteur électrique sensible à au moins un paramètre représentatif de l'état dynamique du véhicule. Le paramètre représentatif de l'état dynamique du véhicule est choisi parmi la vitesse du véhicule, la hauteur de la caisse du véhicule par rapport au sol, les actions du conducteur sur la pédale d'accélérateur ou de freins du véhicule, l'angle de braquage du volant de direction du véhicule, l'accélération longitudinale ou transversale du véhicule, la vitesse verticale des roues et l'amplitude de leur débattement. L'élément de suspension est un bras de suspension ou une barre anti-roulis. Un système de suspens ion tel que défini ci-dessus est associé à chacune des roues du véhicule ou un tel système est associé à chaque essieu du véhicule. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans 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 représente un système de suspension active muni du dispositif de sécurité de l'invention ; et - la figure 2 représente le dispositif de sécurité de l'invention. Le système de suspension active auquel s'applique l'invention a déjà été détaillé en référence à la figure 1 de sorte qu'il est inutile de revenir sur celui-ci. Le système de suspension active de la figure 1 est en outre équipé d'un dispositif de sécurité 24 interposé entre le tiroir 16 et le bras de suspension 2 et est destiné à assurer mécaniquement le positionnement du tiroir 16 en cas de non fonctionnement du moteur électrique 21 de la servovalve 20 ou des moyens de commande électroniques pilotant le moteur 21 et ainsi à obtenir une hauteur constante du véhicule par rapport au sol en statique. Le véhicule est alors dans la configuration d'une suspension hydropneumatique standard. Le dispositif de sécurité 24 comprend une commande mécanique de hauteur 25 et un élément élastique 26, tel qu'un ressort, interposés successivement entre le tiroir 16 et le bras de suspension 2. La commande mécanique de hauteur 25 est représentée en détail en figure 2 comme comprenant une tige 27 liée d'une part à l'élément élastique 26 et d'autre part à un corps de forme généralement cylindrique 28 comprenant une partie de petit diamètre 29 fermée à une extrémité par une paroi transversale 30 à laquelle est fixée la tige 27 et une partie de plus grand diamètre 31 définissant une chambre interne cylindrique longitudinale 32 ouverte à l'extrémité de la partie 31 opposée à la paroi transversale 30. Un manchon cylindrique 33 est fixé amoviblement, par exemple par vissage, dans l'extrémité ouverte de la partie de plus grand diamètre 31 du corps cylindrique 28. La commande mécanique de hauteur 25 comprend de plus une tige 34 mécaniquement reliée au tiroir 16 de la servovalve 20 et pénétrant sur une longueur déterminée dans la chambre 32 où est logé un ressort 35 monté précontraint sur la tige 34 coaxialement à celle-ci entre deux rondelles espacées 36 en butée respectivement sur deux circlips 37 logés dans des gorges correspondantes de la tige 34. L'ensemble constitué du ressort précontraint 35 et des rondelles 36, une fois logé dans la chambre 32, a une longueur L telle que les deux rondelles 36 sont en appui respectivement sur un épaulement annulaire interne 38 usiné entre les deux parties de petit diamètre 29 et de grand diamètre 31 et l'extrémité libre annulaire 39 du manchon cylindrique 33. Dans ces conditions, en position de repos représentée en figure 2, aucun effort n'est exercé sur la tige 34. Lors du fonctionnement normal de la servo-valve 20, le mouvement du tiroir 16 entraîne la tige 34, ce qui comprime le ressort 35 par les rondelles 36 en butée soit sur l'épaulement 38, soit sur l'extrémité libre 39 du manchon cylindrique 33 suivant le sens de déplacement du tiroir 16. La force exercée par le ressort 35 est réglée pour être inférieure à la force que peut communiquer le moteur 21 au tiroir 16 pour déplacer ce dernier. L'ensemble constitué par le corps cylindrique 28 et le manchon cylindrique 33 est logé à l'intérieur d'un corps fixe 40 de la commande mécanique de hauteur 25 et peut se déplacer axialement dans le corps 40. Une membrane en matériau élastique 41, en forme de coupelle, est fixée de façon étanche coaxialement à l'axe longitudinal du corps 40 d'une part autour d'une extrémité du corps 40 et d'autre part autour d'une portion de paroi du manchon cylindrique 33 faisant saillie de la chambre 32. Une autre membrane élastique identique 42, opposée à la membrane élastique 41, est fixée également de façon étanche d'une part autour de l'extrémité du corps 40 et d'autre part autour d'une portion de paroi de la partie de petit diamètre 29 du corps cylindrique 28. Les membranes élastiques 41, 42 délimitent un volume 43 rempli à demeure de fluide hydraulique et constitué de deux chambres opposées 44, 45 situées respectivement aux deux extrémités du corps 40 et reliées entre elles d'une part par un passage cylindrique longitudinal 46 percé dans le corps 40 en ayant une section relativement importante et d'autre part par un autre passage longitudinal 47 percé dans le corps 40 à l'opposé du passage 46, le passage 47 étant partiellement obturé par un étranglement 48 formé par exemple par un gicleur calibré 49 fixé dans le passage 47. La commande mécanique de hauteur 25 comprend de plus deux rondelles 50, 51 formant clapets logées respectivement dans les deux chambres 44, 45, la rondelle 50 étant centrée sur le manchon cylindrique 33 tandis que la rondelle 51 est centrée sur la portion de petit diamètre 29 du corps cylindrique 28. Les deux rondelles 50, 51 ont un diamètre identique et tel qu'il permet à ces deux rondelles d'obturer respectivement les deux extrémités du passage 46 tout en laissant ouvertes les extrémités du passage 47. Chaque rondelle 50, 51 est par ailleurs maintenue en place au-dessus de l'extrémité correspondante du passage 46 par un ressort 52, 53 maintenu coaxialement à l'axe longitudinal du corps 40 par une coupelle 54, 55 solidaire de la membrane correspondante 41, 42. Lors du mouvement de l'ensemble formé par le corps cylindrique 28 et le manchon cylindrique 33 commandé par la tension de l'élément élastique 26, par exemple vers le bas par rapport à la figure 1, la membrane 41 se déforme vers le bas en considérant la figure 2 pour comprimer le ressort 52 qui plaque la rondelle 50 sur la face transversale 40a du corps 40 sur laquelle débouche l'extrémité correspondante du passage 46, obturant de la sorte cette extrémité du passage 46. Dans ces conditions, le volume de fluide hydraulique devant être transféré de la chambre 44 vers la chambre 45 passe uniquement dans le passage 47 au travers de l'étranglement 48, conduisant ainsi à un mouvement résultant du corps cylindrique 28 relativement lent. Au cours de ce mouvement, la face transversale externe 28a du corps 28 a décollé la rondelle 51 de la face transversale 40b du corps 40 sur laquelle débouche l'autre extrémité du passage 46, ouvrant ainsi cette extrémité du passage 46. Lors du mouvement de retour vers sa position centrale neutre du corps cylindrique 28, le déplacement de ce dernier provoque le refoulement d'un volume déterminé de fluide hydraulique de la chambre 45 vers la chambre 44. Le fluide hydraulique ainsi transféré n'est pas freiné lors de sa circulation dans le passage 46 et il soulève aisément la rondelle 50, le ressort 54 n'exerçant qu'une force de rappel très faible. Ainsi, le mouvement de retour du corps 28 s'effectue rapidement. Le fonctionnement ci-dessus décrit est identique dans le cas du déplacement du corps 28 dans l'autre sens mis à part que les rôles des rondelles 50, 51 formant clapets sont inversés. La commande mécanique de hauteur 25 est ainsi agencée pour freiner le déplacement du corps cylindrique 28 dès qu'il s'écarte de sa position centrale neutre, mais permet le retour immédiat à cette position, que le corps 28 soit actionné par l'élément élastique 26 qui le lie au bras de suspension 2 ou par l'ensemble constitué de la tige 34, du ressort 35 et des rondelles 36. Dans ce dernier cas, qui est celui du fonctionnement normal du système de suspension, les mouvements du tiroir 16 étant rapides, le déplacement du corps 28 est négligeable et ne perturbe pas le fonctionnement normal de la servo-valve 20. En cas de panne de la servo-valve 20 ou de sa commande électronique, le moteur 21 est totalement libre en rotation et les mouvements du bras de suspension 2 agissent sur le tiroir 16 par l'intermédiaire de l'élément élastique 26, de la tige 27, du corps 28, du ressort 35, dont la force est supérieure à celle qui est nécessaire pour déplacer le tiroir 16 et la tige 34. Dans ce cas, le ressort 35 ne se comprime pas et se comporte comme une entretoise rigide : tout se passe comme si les tiges 27 et 34 n'en formaient plus qu'une seule et une très faible force suffit à déplacer le tiroir 16 qui est "fou" dans le corps 17. Du fait du freinage des mouvements rapides par la commande 25, ces mouvements, par exemple dus à l'action des inégalités de la route sur la roue 1, et communiqués au bras de suspension 2, font agir le système de suspension hydropneumatique, mais n'entraînent pas de mouvement appréciable du tiroir 16. Par contre, une variation de charge du véhicule entraîne un mouvement du bras de suspension 2, qui sera corrigé par une variation de volume de fluide hydraulique dans la chambre 9 lorsque la commande 25 aura, avec un certain retard, déplacé le tiroir 16. En résumé, en cas de panne de la servo-valve et des moyens de commande, on retrouve le fonctionnement des suspensions hydro-pneumatiques classiques actuelles. La commande mécanique de hauteur doit être temporisée pour ne pas corriger les petites variations dues aux inégalités de la route et ceci est effectué par l'étranglement sus-mentionné. Dans ces conditions, pour éviter de casser certaines pièces, la commande 25 doit être pilotée en effort et non en déplacement : c'est pourquoi on interpose le ressort 26. En fonctionnement normal, la force du ressort 35 est prévue suffisamment faible pour qu'il se comprime lorsque le tiroir 16 se déplace sous l'action du moteur 21 et la commande mécanique de hauteur n'intervient pas (toutes les corrections de hauteur, roulis, etc..., sont assurées par le pilotage de la suspension active). Ainsi, le ressort 35, en combinaison avec le corps cylindrique 28, le manchon cylindrique 33 et les rondelles 36, constituent des moyens de neutralisation de la commande mécanique de hauteur 25 lors du fonctionnement normal des moyens de commande du tiroir. Le système ci-dessus décrit permet donc d'assurer la sécurité de la suspension lors d'une panne du dispositif électronique de commande de la servo-valve, ou du circuit électrique de cette même servo-valve. REVENDICATIONS 1. Système de suspension active pour une roue (1) de véhicule automobile, comprenant une jambe de suspension (6) reliée à un tiroir hydraulique (16) qui est piloté par des moyens de commande (24), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de sécurité (25) apte à assurer un fonctionnement dégradé en cas de panne des moyens de commande. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité (24) comprend une commande mécanique de hauteur (25) interposée entre le tiroir hydraulique (16) et un élément de suspension (2) et comprenant des moyens pour neutraliser la commande mécanique de hauteur (25) lors du fonctionnement normal des moyens de commande. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de neutralisation comprennent un ressort (35) interposé entre une pièce (28) reliée à l'élément de suspension (2) et une pièce (34) reliée au tiroir hydraulique (16) et dont l'élasticité est suffisante pour qu'il se comprime lorsque le tiroir hydraulique (16) est actionné par les moyens de commande. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de neutralisation comprennent également une tige (34) constituant la pièce précitée reliée mécaniquement au tiroir hydraulique (16) ; un corps cylindrique (28) constituant la pièce reliée à l'élément de suspension (2) et comportant une chambre interne cylindrique (32) dans laquelle est maintenue axialement une partie d'extrémité de la tige (34) par le ressort de neutralisation (35) monté précontraint sur la tige (34) entre deux rondelles espacées (36) en butée respectivement sur deux circlips extérieurs (37) solidaires de la tige (34), l'ensemble constitué de la tige (34), du ressort de neutralisation (35) et des rondelles (36) étant logé dans la chambre (32) du corps cylindrique (28) de façon qu'en position de repos du ressort de neutralisation (35), les rondelles (36) soient en appui respectivement sur un épaulement annulaire (38) du corps cylindrique (28) et une extrémité annulaire (39) d'un manchon cylindrique (33) fixé en partie dans le corps cylindrique (28). 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le manchon cylindrique (33) est fixé amoviblement, par exemple par vissage, dans le corps cylindrique (28) de façon à permettre le démontage de l'ensemble (34, 35, 36) précité du corps cylindrique (28). 6. Système selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend un élément élastique (26), tel qu'un ressort, interposé entre le corps cylindrique (28) et l'élément de suspension (2). 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le corps cylindrique (28) est relié à l'élément élastique (26) par une tige de liaison (27). 8. Système selon les revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la commande mécanique de hauteur (25) comprend un corps fixe (40), lié à la caisse du véhicule, dans lequel peuvent se déplacer axialement le corps cylindrique (28) et le manchon cylindrique (33) ; deux membranes élastiques (41, 42) fixées de façon étanche l'une au corps fixe (40) et au corps cylindrique (28) et l'autre au corps fixe (40) et au manchon cylindrique (33) pour définir deux chambres opposées (44, 45) remplies de fluide hydraulique ; et un passage longitudinal (47) du corps fixe (40) mettant en communication les deux chambres opposées (44, 45) et dans lequel est inséré un étranglement (48) freinant le déplacement du corps cylindrique (28) de sa position neutre. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que la commande mécanique de hauteur (25) comprend de plus des moyens permettant un retour rapide du corps cylindrique (28) à sa position neutre et comprenant un passage longitudinal (46) du corps fixe (40) permettant une communication de fluide entre les deux chambres opposées (44, 45) ; deux rondelles (50, 51) logées respectivement dans les deux chambres (44, 45) et agencées de façon à normalement obturer le passage longitudinal (46) sous l'action de ressorts respectifs (52, 53) montés chacun précontraint entre une rondelle d'obturation (50, 51) et une coupelle (54, 55) solidaire de la membrane élastique d'étanchéité correspondante (41, 42), de sorte qu'un déplacement du corps cylindrique (28) de sa position neutre amène l'une des rondelles (50, 51) à sa position d'ouverture de l'extrémité correspondante du passage longitudinal (46) tout en maintenant l'autre rondelle (51, 50) en position d'obturation de l'extrémité opposée du passage longitudinal (46) et que le déplacement du corps cylindrique (28) en sens inverse provoque le refoulement d'un volume de fluide de la chambre correspondante (44 ; 45) au travers du passage longitudinal (46) laissé ouvert par la rondelle (50, 51) en position d'ouverture dans l'autre chambre (45, 44) par dégagement de l'autre rondelle (51, 50) de sa position d'obturation résultant de la pression de refoulement du fluide dans le passage longitudinal (46). 10. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande du tiroir hydraulique (16) comprennent un moteur électrique (21) relié au tiroir hydraulique (16) par un levier (22) et un dispositif de pilotage du moteur électrique (21) sensible à au moins un paramètre représentatif de l'état dynamique du véhicule. 11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que le paramètre représentatif de l'état dynamique du véhicule est choisi parmi la vitesse du véhicule, la hauteur de la caisse du véhicule par rapport au sol, les actions du conducteur sur la pédale d'accélérateur ou de frein du véhicule, l'angle de braquage du volant de direction du véhicule, l'accélération longitudinale ou transversale du véhicule, la vitesse verticale des roues et l'amplitude de leur débattement. 12. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de suspension (2) est un bras de suspension ou une barre anti-roulis. 13. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il y en a un par roue du véhicule. 14. Système selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il y en a un par essieu du véhicule.