Brevet FR2791003A1 — publié le 20000922

i L'invention se rapporte à une installation de suspension pneumatique, comportant au moins un ressort pneumatique entre un châssis de véhicule et un composant de véhicule monté en oscillation par rapport au châssis, une valve de commande agencée à l'intérieur du ressort pneumatique et présentant les positions de commande correspondant à l'amenée, au blocage et à l'évacuation d'air comprimé, laquelle est pilotée via un élément de commande agencé également à l'intérieur du ressort pneumatique et qui attaque l'un des deux groupes structurels de ressort pneumatique mobiles l'un par rapport à l'autre que sont le tube extérieur et le tube à déroulement. On connaît une installation de suspension pneumatique du document DE 33 47 435 AI. Un problème fondamental de ces installations est de monter et d'ajuster la valve de commande ou le dispositif d'actionnement pour la valve de commande, pour qu'une position de commutation déterminée de la valve de commande s'établisse en fonction d'un état de charge ou d'une position de soulèvement du ressort pneumatique. Pour le montage de la valve de commande de niveau située à l'extérieur, il faut de l'espace et des matériels de montage supplémentaires (éléments de maintien, tringlerie, vis, etc.). Jusqu'à présent, lors du montage, le composant de véhicule en oscillations est amené dans une position définie par rapport au châssis, et dans cette position on procède à l'ajustement du dispositif d'actionnement. Cette opération de travail est difficile à intégrer dans une fabrication à la chaîne. De plus, au cours de l'utilisation d'un véhicule à suspension pneumatique dans un terrain difficile, des saletés et de l'humidité peuvent entraver le fonctionnement de la valve de commande de niveau située à l'extérieur, et ainsi le fonctionnement du véhicule. On connaît du document DE 34 27 902 AI une installation de suspension pneumatique comportant au moins un ressort pneumatique entre un châssis et un composant de véhicule monté en oscillation par rapport au châssis, comportant une valve de commande pour amener et évacuer de l'air comprimé à l'intérieur du ressort pneumatique, la valve de commande étant pilotée au moyen d'un dispositif d'actionnement qui est également agencé à l'intérieur du ressort pneumatique. l0 Le document DE 44 09 252 C2, représentant l'état de la technique générique, décrit une installation de suspension pneumatique comportant au moins un ressort pneumatique entre un châssis de véhicule et un composant de véhicule monté en oscillation par rapport au châssis, une valve de commande agencée à l'intérieur du ressort pneumatique et présentant les positions de commande correspondant à l'amenée, au blocage et à l'évacuation d'air comprimé, laquelle est pilotée via un élément de commande agencé également à l'intérieur du ressort pneumatique, ledit élément présentant une voie de guidage et attaquant l'un des deux groupes structurels de ressort pneumatique mobiles l'un par rapport à l'autre que sont le tube extérieur ou le tube à déroulement, l'élément de commande étant réalisé sous forme d'une valve à tiroir rotatif qui est pilotée via la voie de guidage et via un corps de la valve à tiroir rotatif. Dans cette variante de réalisation selon les figures 6 et 7, l'élément de commande est solidaire du tube extérieur. Il en résulte que l'on doit loger toute la longueur de l'élément de commande à l'intérieur du ressort pneumatique. Par conséquent, le tube à déroulement doit être agencé à proximité relative du fond de l'amortisseur d'oscillations. Cependant, l'échange de chaleur entre l'amortisseur d'oscillations et l'ambiance est ainsi entravé. L'objectif sous-jacent à la présente invention est de développer une installation de suspension pneumatique de manière à simplifier les travaux de montage et d'ajustement jusqu'à présent nécessaires, à assurer le fonctionnement même dans des circonstances fâcheuses et au moins à réduire le travail de construction et l'espace structurel relatif au système. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par le fait que la voie de guidage de l'élément de commande est plus courte que la longueur de soulèvement du ressort pneumatique, et que le groupe structurel de ressort pneumatique qui actionne l'élément de commande est en liaison d'action détachable avec l'élément de commande, laquelle se limite seulement à une zone partielle de la course des deux groupes structurels de ressort pneumatique que sont le tube extérieur et le tube à déroulement. Le grand avantage de cette réalisation est de pouvoir déplacer le tube à déroulement en direction de l'extrémité supérieure de l'amortisseur d'oscillations en raison de la longueur structurelle axiale limitée et que l'amortisseur d'oscillations comporte une surface de contact plus grande avec l'air ambiant. De plus, grâce au fait qu'on économise de la longueur structurelle, on obtient une réduction de la masse de l'élément de commande. Selon un autre développement, la liaison détachable entre l'un des deux groupes de ressort pneumatique que sont le tube extérieur et le tube à déroulement est formée par des surfaces de contact respectivement sur l'élément de commande et sur l'un des deux groupes structurels de ressort pneumatique. Selon un autre développement avantageux, l'élément de commande est disposé en flottement axial à l'intérieur du tube à déroulement. En disposant la valve à tiroir rotatif et l'élément de commande dans le tube à déroulement, on peut omettre l'opération de réglage nécessaire jusqu'à présent. Ainsi, on prévoit d'agencer un élément élastique entre l'élément de commande et une surface d'appui du tube à déroulement. A titre de blocage axial, l'élément de commande s'appuie dans une position de fin de course axialement contre la valve à tiroir rotatif. Lors d'une opération de débattement, l'élément de commande ne peut parvenir de façon incontrôlée à des oscillations axiales. On peut atteindre la position de fin de course également via une butée, indépendamment de la valve à tiroir rotatif, mais les composants seraient alors plus compliqués. Lors d'un appui via la valve à tiroir rotatif, on peut assurer un montage axial simple. De plus, l'élément de commande comprend en direction périphérique un dispositif antirotation. On doit empêcher qu'un mouvement de rotation incontrôlé de l'élément de commande se produise, qui pourrait fausser l'opération de commande. Outre sous forme d'une tige de commande simple, l'élément de commande peut être réalisé sous forme de cylindre. Un élément de commande cylindrique présente l'avantage d'obtenir une solidité relativement élevée par la seule forme géométrique. Dans ce cas, l'élément de commande présente un évidement en forme de poche, qui est ménagé dans la voie de guidage. En variante, la voie de guidage peut être réalisée en une seule pièce avec l'élément de commande. Cette variante est avantageuse en particulier dans le cas d'un élément de commande en matière plastique que l'on produit en grande série. L'invention sera expliquée plus en détail en se rapportant à la description qui suit des figures. Celles-ci montrent: figure 1 une illustration générale d'un système de suspension pneumatique; figure 2 une coupe à travers un ressort pneumatique comportant une valve à tiroir rotatif; figure 3 un détail du ressort pneumatique, indiqué par la lettre X à la figure 2, à échelle agrandie; figure 4 un élément de commande avec une voie de guidage; figure 5 des illustrations en coupe à différents points de fonctionnement; figure 6 une vue de dessus de la figure 3 figure 7 une coupe à travers un ressort pneumatique comportant une valve de commande à pilotage quelconque; et figure 8 une valve de commande 3 voies/2 positions. La figure 1 montre une situation de montage pour une installation de suspension pneumatique 1 entre un châssis 3 et un composant de véhicule monté en oscillation par rapport au châssis 3, comme une cabine de conducteur 5 ou un essieu de véhicule 7. Dans ce cas, au moins un ressort pneumatique 9 est en communication via un raccord d'alimentation 11 avec une source de pression 13, une valve de commande 15 étant interposée en tant que partie du ressort pneumatique 9. Cette alimentation s'effectue au moyen d'un appareil compresseur. La figure 2 se borne à illustrer le ressort pneumatique 9. Ce ressort pneumatique 9 comprend un tube extérieur 19 sur lequel est fixée l'une des extrémités d'un soufflet 21, tandis que l'autre extrémité du soufflet 21 est serrée sur un tube à déroulement 23. Le tube à déroulement 23 est étanché par rapport à un tube récepteur 27 au moyen de joints d'étanchéité 25. Une chambre élastique 29 mise sous pression est limitée par le soufflet 21 et par le tube extérieur 19. Une tige de piston 31 qui, conjointement avec le tube récepteur 27, fait partie d'un amortisseur d'oscillations est en liaison d'action avec le tube extérieur 19. Le ressort pneumatique 9 est donc constitué par deux groupes structurels de ressort pneumatique mobiles l'un par rapport à l'autre. Un premier groupe structurel de ressort pneumatique comprend le tube extérieur avec la tige de piston et le cas échéant des pièces rattachées, tel qu'un tampon de butée. Au second groupe structurel de ressort pneumatique appartiennent le tube à déroulement 23 et le tube récepteur 27 ainsi que les pièces fixées sur lesdits composants. Un raccord d'alimentation 33 est disposé à l'intérieur du tube à déroulement 23, qui se transforme dans une conduite d'amenée d'air comprimé 35 pour la valve de commande 15. Dans ce cas, la conduite d'amenée d'air comprimé 35 débouche dans la chambre élastique. La valve de commande 15 qui influence l'amenée d'air comprimé est disposée à la sortie de la conduite d'amenée d'air comprimé 35 dans la chambre élastique 29. La figure 3 se limite à un détail X du ressort pneumatique 9 selon la figure 2. À l'intérieur d'une chambre annulaire 23a du tube à déroulement 23 se trouve un élément de commande 37 qui présente une voie de guidage 39 qui est réalisée en direction périphérique à partir d'un point de référence C-C (figure 4) de la voie de guidage 39 en décalage radial à l'intérieur de son tracé axial. L'élément de commande peut présenter la forme d'une barre ou également, comme illustré en tirets, la forme d'un cylindre et il dispose d'un évidement en forme de poche 37a pour la voie de guidage 39. En variante, la voie de guidage peut également être réalisée en une seule pièce avec l'élément de commande. Cette voie de guidage 39 coopère avec un corps 41 de la valve à tiroir rotatif (figure 3), un décalage radial 39a de la voie de guidage 39 menant, via un engagement du corps de la valve à tiroir rotatif dans la voie de guidage, à un mouvement de rotation lorsque la voie de guidage effectue un mouvement relatif en translation à partir de la position C-C. L'élément de commande 37 est disposé en flottement en direction longitudinale et il prend appui sur un élément élastique 43 qui s'appuie à son tour sur une surface d'appui 23b du tube à déroulement. De plus, l'élément de commande 37 présente un contour 45 adapté au tube récepteur 27, ainsi que des baguettes de guidage 87 qui s'engagent dans un contour complémentaire correspondant 49 (figure 6) du tube à déroulement 23, de sorte que grâce à ce blocage en rotation, aucun mouvement relatif en translation ne peut se produire entre l'élément de commande 37 et le corps 41 de la valve à tiroir rotatif. La voie de guidage est réalisée avec une coulisse dans laquelle s'engage un tenon de transmission 51 du corps 41 de la valve à tiroir rotatif. Dans ce cas, la voie de guidage 39 est usinée de manière centrée par rapport au point de rotation 53 du corps 41 de la valve à tiroir rotatif, afin d'assurer d'une part une rotation cinématique sûre et d'éviter d'autre part toutes forces de coincement. De plus, la voie de guidage comprend sur un côté une surface d'appui 55, de sorte qu'une position de fin de course de l'élément de commande 39 est définie via le tenon de transmission 51 en association avec l'élément élastique 43. La figure 3 montre le corps 41 de la valve à tiroir rotatif quand il s'engage dans la voie de guidage 39. Dans ce cas, le corps 41 de la valve à tiroir rotatif est réalisé en rotation dans une surface extérieure conique 61 en association avec un ressort de maintien 59 par une vis de maintien 57. La forme particulière de la surface extérieure facilite l'étanchement. On voit dans la vue de dessus de la figure 6 des conduites d'évacuation et d'amenée d'air comprimé 63, 35 susceptibles d'être amenées en engagement avec la valve de commande 15 via des conduites de dérivation associées 35a, 63a. Le corps 41 de la valve à tiroir rotatif possède deux canaux de commande 35b, 63b en décalage angulaire qui débouchent dans un canal de communication commun 65. Comme on le voit dans la figure 2, le groupe structurel de ressort pneumatique qui est le tube extérieur est en liaison d'action détachable avec l'élément de commande 37. La liaison d'action détachable est constituée par des surfaces de contact qui sont formées par le côté intérieur 19a du tube extérieur et par la surface frontale 67. Dans la position illustrée, on voit un état sous charge du ressort pneumatique, qui se produit lors d'une charge inférieure à la charge normale. La liaison d'action entre l'élément de commande 37 et le tube extérieur 19 est défaite. Lors d'une modification de la charge à partir d'un état de charge qui correspond à la position de niveau réglée préalablement et dans lequel le tenon de transmission 51 occupe la position C-C de la voie de guidage 39 et dans lequel les deux canaux de commande 35b, 63b ne sont pas en engagement avec les conduites de dérivation 35a, 63a et la valve de commande 15 est en position de blocage, le tube extérieur 19 s'appuie du côté extrémité contre la surface frontale 67 de l'élément de commande 37. La liaison d'action entre le groupe structurel de ressort pneumatique qui est le tube extérieur et l'élément de commande est fermée. Lors d'un mouvement relatif du groupe structurel de ressort pneumatique qui est le tube extérieur par rapport au groupe structurel de ressort pneumatique qui est le tube à déroulement, l'élément de commande effectue un mouvement relatif en translation par rapport au tenon de transmission 51 de la valve de commande 15, qui provoque un mouvement de rotation du corps 41 de la valve à tiroir rotatif en raison du décalage radial 39a de la voie de guidage 39, de sorte qu'un canal de commande 35b, 63b est du moins partiellement en chevauchement avec la conduite de dérivation associée 35a, 63a. Lors d'une autre modification de la charge, un autre décalage radial est détecté par le tenon de transmission 51 et il est converti en une section de passage maximum du corps 41 de la valve à tiroir rotatif. En cas d'une augmentation de la charge, le tenon de transmission 51 parcourt la voie de guidage 39 en direction du point de fonctionnement D et il libère la conduite d'amenée d'air comprimé 35 via la conduite de dérivation 35a. Inversement, lors d'une modification de la course en direction de déploiement de la tige de piston 31, de sorte que le tenon de transmission 51 se déplace dans la voie de guidage 39 en direction B en raison de la force de l'élément élastique 43, la conduite d'amenée d'air comprimé 3 est fermée et la conduite d'évacuation 63 s'ouvre jusqu'à ce que la position normale s'établisse de nouveau en correspondance du point C-C de la voie de guidage 39. Lorsque la charge sur le ressort pneumatique est réduite, le tube extérieur se soulève de l'élément de commande, car la voie de guidage s'appuie par sa surface d'appui contre le tenon de transmission. Dans cette position de l'élément de commande, la valve à tiroir rotatif se trouve dans la position fonctionnelle d'évacuation. Pour la commande il n'est pas absolument important de savoir s'il y a une distance plus petite ou plus grande entre le tube extérieur et l'élément de commande. Fondamentalement, c'est la relation simple qui s'applique, qui dit que lors d'un écart entre les deux éléments, on doit évacuer de l'air hors de la chambre élastique. Par conséquent, la partie 39b5 de la figure 6b du document DE 44 09 252 C2 peut présenter des dimensions nettement plus petites. Cette économie en longueur est disponible pour un déplacement axial du tube à déroulement en direction du côté sortie de la tige de piston du tube récepteur. L'élément de commande 37 possède des moyens destinés à empêcher que la valve de commande 15 exécute une "surcommande". La longueur axiale des parties de guidage respectives 39b, a pour conséquence qu'aucune modification de la section de passage n'a lieu à l'intérieur de ces zones de longueur de course, le décalage maximal 39a étant directement proportionnel à la section de passage. Les décalages relativement faibles dans la zone de la plage de course autour du point C-C de la voie de guidage 39 amortissent le circuit de commande. En raison de leur échelonnement, les variantes de réalisation pour amortir le circuit de commande opèrent de manière à atteindre aussi vite que possible le réglage préalable de la position de soulèvement envisagée, via la section d'ouverture maximale. Dans ce cas, il s'agit d'une commande grossière. Dès que le réglage préalable approximatif de la position de soulèvement est atteint, on établit une section d'ouverture plus petite pour l'air comprimé, et la commande fine qui se déroule plus lentement dans le temps assure le réglage exact de la position de soulèvement. Grâce à ceci, on peut réduire la consommation d'air. Bien entendu, la voie de guidage peut également être réalisée sans échelonnement, mais on devrait garder la distinction entre la commande grossière et la commande fine. La figure 7 montre une variante d'un ressort pneumatique 9 dans laquelle on a mis en place une valve de commande 15 à réglage quelconque. La valve de commande 15 est illustrée dans le schéma- bloc à titre d'exemple sous forme d'une valve 3 voies/2 positions. On peut certainement également imaginer une valve de commande dans laquelle est établie une position de commutation avec blocage simultané des conduites d'évacuation et d'amenée d'air comprimé 35, 63, cette position étant occupée dans la plage de la position normale de la course du ressort pneumatique. Ainsi, on atteint une fonction de l'alimentation en air comprimé en correspondance du tracé de la voie de guidage selon la figure 4. L'élément de commande 37 actionne un organe de transmission 69 qui détermine à son tour des positions de commutation différentes de la valve de commande 15. Une voie de guidage 39 sous forme d'un plan oblique est réalisée sur l'élément de commande. Lors d'une modification de la position de soulèvement de l'élément de commande 37 par rapport à la valve de commande 15, il résulte une modification de la course de positionnement radiale s à partir de la voie de guidage vers l'organe de transmission 69. Un ressort de rappel 71 assure un contact constant de l'organe de transmission 69 sur la voie de guidage 39 et il exerce ainsi une force de positionnement sur la valve de commande 15 lorsque la tige de piston 31 du ressort pneumatique se déplace en direction de déploiement. Lorsque l'élément de commande 37 dans la zone de la voie de guidage 39 est réalisé en forme de cône, la course de positionnement s pour l'organe de transmission 69 est indépendante d'un mouvement de rotation de l'élément de commande 37 causé par des vibrations. Dans une telle conception, on n'a pas besoin de prendre de précautions quelconques pour que la position de montage et de fonctionnement soit orientée en direction périphérique de l'élément de commande 37 par rapport à la valve de commande 15. L'actionnement de l'élément de commande 37 par le tube extérieur 19 via la surface frontale 67 correspond à la description de la figure 2, la voie de guidage ayant également une longueur d'action qui correspond approximativement à la moitié de la course du ressort pneumatique. Revendications 1. Installation de suspension pneumatique, comportant au moins un ressort pneumatique (9) entre un châssis de véhicule et un composant de véhicule monté en oscillation par rapport au châssis, une valve de commande (15) agencée à l'intérieur du ressort pneumatique (9) et présentant les positions de commande correspondant à l'amenée, au blocage et à l'évacuation d'air comprimé, laquelle est pilotée via un élément de commande (37) agencé également à l'intérieur du ressort pneumatique (9) et qui attaque l'un des deux groupes structurels de ressort pneumatique mobiles l'un par rapport à l'autre que sont le tube extérieur (19) et le tube à déroulement (23), caractérisée en ce que l'élément de commande (37) présente une longueur d'action qui est plus courte que la longueur de soulèvement du ressort pneumatique (9), le groupe structurel de ressort pneumatique qui actionne l'élément de commande (37) est en liaison d'action détachable avec l'élément de commande (37), laquelle se limite seulement à une zone partielle de la course entre les deux groupes structurels de ressort pneumatique que sont le tube extérieur (19) et le tube à déroulement (23). 2. Installation de suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison détachable entre l'un des deux groupes structurels de ressort pneumatique que sont le tube extérieur (19) et le tube à déroulement (23) est formée par des surfaces de contact (19a, 67) respectivement sur l'élément de commande (37) et sur l'un des deux groupes structurels de ressort pneumatique. 3. Installation de suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de commande (37) est disposé en flottement axial à l'intérieur du tube à déroulement (23). 4. Installation de suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un élément élastique (43) est agencé entre l'élément de commande (37) et une surface d'appui (23b) du tube à déroulement (23). 5. Installation de suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de commande (37) prend appui dans une position de fin de course axialement contre la valve à tiroir rotatif (15). 6. Installation de suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de commande (37) comprend en direction périphérique un dispositif antirotation (45; 47; 49). 7. Installation de suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de commande (37) est réalisé sous forme de cylindre. 8. Installation de suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de commande (37) présente un évidement en forme de poche (37a) dans lequel est ménagée la voie de guidage (39). 9. Installation de suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la voie de guidage (39) est réalisée en une seule pièce avec l'élément de commande (37).