Brevet FR2927848A3 — publié le 20090828

FR 2927848 A3 20090828 FR 0800996 A 20080225 DISPOSITIF ANTI-ROULIS EN OPPOSITION La présente invention concerne un dispositif anti-roulis, encore appelé barre de torsion, pour véhicule, de préférence un véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne l'actionneur permettant de commander le verrouillage ou non de la barre antiroulis. Un véhicule est généralement composé d'au moins un train avant et d'au moins un train arrière. Par la suite, l'utilisation de l'un ou Io l'autre de ces termes ne sera pas limitative envers l'autre terme. Chaque train est composé d'un amortisseur par roue et d'une barre de torsion. Cette dernière, présente une partie centrale montée pivotante selon une direction transversale par rapport à la structure du véhicule et deux extrémités libres reliées chacune à la partie mobile 15 des amortisseurs. Les amortisseurs permettent d'atténuer les irrégularités de la surface de roulement dans le cas où le véhicule roule de façon rectiligne. Quand le véhicule arrive dans une courbe, la force centrifuge provoque le basculement du véhicule par rapport à son axe longitudinal. Ce basculement est contré par la barre anti-roulis qui 20 tente de rétablir l'assiette du véhicule. Plus la barre anti-roulis est rigide, moins le châssis bascule en virage, ce qui améliore la tenue de route du véhicule, mais plus le châssis transmet les irrégularités de la surface de roulement. Il en résulte une certaine raideur du véhicule en ligne droite, alors que la barre anti-roulis n'est pas sollicitée, souvent 25 mal perçue par le conducteur. Ce problème a été résolu en débrayant la barre anti-roulis des amortisseurs en ligne droite et en embrayant cette barre en virage. On obtient ainsi un véhicule qui amortit les vibrations et irrégularités en ligne droite et qui rigidifie le châssis en courbe afin de contrer la force centrifuge. Afin de déterminer les 30 moments où l'on embraye et les moments où l'on débraye la barre antiroulis, on utilise une série de capteurs afin de connaître l'état du véhicule. Le débrayage de la barre anti-roulis s'effectue par l'intermédiaire d'un actionneur, généralement un vérin, relié entre une extrémité de la barre anti-roulis et la partie mobile de l'amortisseur. La demande de brevet FR2697474 décrit un dispositif anti-roulis pour véhicule automobile, de ce type, qui comprend une barre antiroulis et au moins un vérin installé entre une jambe de force de la suspension d'une roue de véhicule et une extrémité de la barre anti- roulis. Le dispositif anti-roulis commande automatiquement l'état du vérin de manière à obtenir soit un débrayage de la barre anti-roulis, soit un plein effet de celle- ci par le blocage de la tige du vérin. Il est par ailleurs prévu que le dispositif fonctionne sans apport d'énergie hydraulique. Cette demande de brevet va maintenant être décrite en faisant référence à la figure 4 en annexe. Ce dispositif anti-roulis est composé d'un vérin 100 et de son circuit de commande 200. Le vérin est composé de deux chambres 110 et 120 chacune comportant un orifice 111 et 121 destiné à la circulation du fluide. Le vérin comporte également un orifice 130 situé au niveau de la partie médiane du vérin 100. Le circuit de commande 200 comprend une électrovanne 210 et deux circuits en parallèle 220 et 230. Le circuit 220 comporte deux clapets anti-retour 222 et 224 positionnés en série et en opposition. Dans le cas où le véhicule fonctionne en ligne droite, l'électrovanne 210 est en position repos et autorise le passage du fluide entre les chambres 110 et 120 par l'intermédiaire du circuit 230. La barre anti-roulis est alors déconnectée. Dans le cas ou le véhicule aborde un virage, l'électrovanne 210 passe en position de travail, activant le circuit 220. La circulation du fluide entre les chambres 110 et 120 est alors bloquée de part le montage des clapets 222 et 224, activant ainsi la barre anti-roulis du véhicule. En fin de virage, et dans le cas d'irrégularités sur la surface de roulement au cours d'un virage, la pression dans les chambres 110 et 120 varie. La circulation du fluide entre les chambres 110 et 120 peut alors s'effectuer par l'orifice 130 et par l'ouverture des clapets antiretour 222 ou 224 en fonction de leur tarage. Ce rétablissement de la circulation permet le retour du piston à environ la mi-hauteur de sa course dans le cylindre au niveau de l'orifice 130 qui permet la circulation du fluide. Ce dispositif est nommé Effet Cliquet. Lors de son fonctionnement, ce dispositif entraîne un déplacement fréquent de la tige de vérin autour de l'orifice médian 130, ce qui engendre une usure des joints d'étanchéité au niveau de cet orifice. Une telle usure conduit à une perte d'étanchéité et à des fuites qui provoquent à terme une commande défectueuse du vérin, résultant en une perte d'efficacité du dispositif anti-roulis. De plus l'effet cliquet nécessite un orifice médian et un circuit spécifique, ce qui implique des usinages supplémentaires pour réaliser le circuit 220 et loger les clapets 224 et 222. Par ailleurs, le débrayage/embrayage de la barre anti-roulis est commandé en fonction de l'angle au volant au moyen d'un capteur d'angle. Ainsi, le dispositif embraye la barre anti-roulis lorsqu'une variation d'angle, représentant un virage, est mesurée. Toutefois, en prenant en compte la précision d'un capteur, le seuil de déclenchement doit être suffisamment grand pour ne pas déclencher une connexion sur un simple mouvement d'ajustement ou de légère correction du volant en ligne droite. En effet, il faut éviter de connecter la barre antiroulis, lorsque le véhicule est en ligne droite, et qu'aucune variation franche d'angle au volant n'est détectée. Il en résulte que la décision de connexion dans un virage, sera retardée du temps nécessaire pour que le volant dépasse le seuil de connexion. L'invention vise à pallier ces inconvénients, en proposant un dispositif anti-roulis permettant : 1) une meilleure réactivité de la commande d'embrayage/débrayage de la barre anti-roulis au cours du roulement du véhicule. 2) Une réalisation globalement plus simple du dispositif hydraulique. Selon un premier aspect, l'invention a pour objet un dispositif anti-roulis pour véhicule comprenant au moins une barre anti-roulis et au moins un vérin installé entre une jambe de force de la suspension d'une roue et une extrémité de la barre anti-roulis, et comprenant un s système de commande de la circulation de fluide entre les deux chambres du vérin. De préférence, le système de commande est conçu pour gérer la circulation de fluide entre les chambres du vérin selon au moins deux modes de gestion distincts en fonction de la situation d'avancement du véhicule: 10 - un premier mode dans lequel la circulation de fluide hydraulique est bloquée sélectivement dans un sens s'opposant à la force centrifuge subie par le véhicule, et simultanément autorisée dans le sens inverse, un deuxième mode dans lequel la circulation de fluide 15 hydraulique est autorisée dans les deux sens. Le dispositif Effet Cliquet n'est plus nécessaire, car le système de commande bloque un seul sens. Les chambres du vérin sont reliées à proximité des extrémités inférieure et supérieure du vérin, le vérin est dépourvu d'orifice au niveau de sa partie centrale. Le piston du vérin 20 atteignant moins fréquemment les extrémités du vérin, on évite ainsi tout frottement répété, et donc toute usure de l'étanchéité de ses orifices. Ainsi, dans le premier mode de gestion, le déplacement de la tige du vérin sera bloqué dans le sens qui s'oppose à la force centrifuge et 25 possible dans le sens inverse. Le dispositif selon l'invention permet ainsi de commander sélectivement la direction de blocage du vérin en fonction de la situation du véhicule tout en laissant l'autre direction de déplacement du vérin libre, améliorant ainsi partiellement la souplesse du véhicule. 30 Il est alors notamment possible de connecter sur des seuils d'angle volant plus faible car le risque de générer un inconfort est moindre que lorsque la connexion bloque les deux sens de l'actionneur. La décision de connexion peut donc être déclenchée sur des angles plus faibles et donc le temps de connexion lors de l'inscription du véhicule dans un virage est plus rapide. Cette rapidité dans la décision se traduira par une meilleure utilisation de la Barre Anti- Devers et donc par une meilleure stabilité du véhicule Dans une variante, le dispositif anti-roulis comprend un système de commande également conçu pour gérer la circulation de fluide selon un troisième mode de gestion dans lequel la circulation de fluide est bloquée dans les deux sens. 0 Dans une autre variante, combinée à l'une ou l'autre des précédentes, le système de commande est conçu pour raccorder les chambres du vérin à proximité des extrémités inférieure et supérieure du vérin, le vérin étant dépourvu d'orifice au niveau de sa partie centrale. Le piston du vérin atteignant rarement les extrémités du vérin 15 lorsque ce dernier est activé, on évite ainsi tout frottement répété, et donc toute usure de l'étanchéité de ses orifices. Avantageusement, le système de commande comprend : - Un premier circuit hydraulique raccordant directement les deux chambres du vérin, conçu pour autoriser ou bloquer la circulation de fluide entre les chambres du vérin selon un premier sens prédéterminé, - Un deuxième circuit hydraulique raccordant directement les deux chambres du vérin, conçu pour autoriser ou bloquer la circulation de fluide entre les chambres du vérin selon un deuxième sens prédéterminé opposé au premier sens, et en ce que le système de commande comprend un moyen de commande apte à commander indépendamment les premier et deuxième circuits afin de gérer la circulation de fluide selon l'un des modes de gestion en fonction de la direction d'avancement du véhicule. 30 De préférence, chacun des circuits est raccordé aux chambres du vérin au niveau des extrémités inférieure et supérieure du vérin, à distance de la partie médiane du vérin. 20 25 Tout particulièrement, chaque circuit comprend une électrovanne pour sa fermeture et son ouverture et au moins un clapet anti-retour disposé de manière à bloquer la circulation de fluide dans un sens opposé au sens prédéterminé de circulation du circuit considéré. L'avantage d'un tel dispositif sera optimisé avec l'adoption de clapets anti-retour amortis. Selon un autre aspect de l'invention, le système de commande du dispositif anti-roulis sélectionne un mode de gestion en fonction de l'angle volant du véhicule. t o Avantageusement, ce mode de gestion est également sélectionné en fonction de l'accélération. Plus particulièrement : - le premier mode de gestion est sélectionné lorsque l'angle volant est non nul, 15 - le deuxième mode de gestion est sélectionné lorsque l'angle volant est nul, - éventuellement le troisième mode de gestion est sélectionné lorsque l'ange volant change de signe. L'invention est maintenant décrite en faisant référence aux 20 dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels : La figure 1 est une représentation schématique du train avant ou arrière d'un véhicule automobile ; La figure 2 est une représentation schématique d'un vérin et de son système de commande ; 25 La figure 3 est une représentation particulière d'un clapet antiretour amorti ; La figure 4 est une représentation d'un circuit de commande d'un vérin selon l'art antérieur. La figure 1 représente un train avant ou arrière de véhicule 1, de préférence mais non limitativement d'un véhicule automobile, composé d'une barre anti-roulis 20, d'un vérin 10 installé entre une jambe de force 30 de la suspension 40 d'une roue 50 et une extrémité de la s barre anti-roulis 20. La figure 2 représente un vérin 10 composé de deux chambres 11 et 12 ainsi que son système de commande. Dans l'exemple représenté le système de commande comporte deux circuits de circulation du fluide 13 et 14 raccordant chacun t o directement les deux chambres 11 et 12 du vérin 10. Chaque circuit est composé d'une électrovanne 131 et 141 ainsi que d'un clapet antiretour 132 et 142, montés de manière à autoriser ou bloquer la circulation de fluide entre les chambres 11 et 12 du vérin 10 selon un sens prédéterminé. 15 Dans l'exemple, le clapet anti-retour 132 du premier circuit 13 est monté de manière à ce que le fluide ne puisse circuler que de la chambre 12 à la chambre 11 du vérin lorsque l'électrovanne 131 est ouverte, de sorte que seul un mouvement d'extension du vérin 10 est autorisé. De manière symétrique, le clapet anti-retour 142 du 20 deuxième circuit 14 est monté de manière à ce que le fluide ne puisse circuler que de la chambre 11 à la chambre 12 du vérin lorsque l'électrovanne 141 est ouverte, de sorte que seul un mouvement de compression est autorisé. Cette conception du système de commande va permettre de gérer 25 la circulation de fluide entre les chambres du vérin 10 selon au moins deux modes de gestion, tel que décrit ci-après. Les paramètres d'activation de la barre anti-roulis 20 sont d'une part fonction du type de véhicule et d'autre part fonction des informations du véhicule. L'homme du métier pourra avantageusement 30 utiliser ce dispositif pour un véhicule de tourisme mais également pour un véhicule de chantier qui nécessite à certains moments une raideur plus particulière du ou de ses trains avant et/ou arrière ou encore pour tout type de véhicule nécessitant un tel dispositif. Dans le cas d'un véhicule de tourisme, il peut être envisagé un système de commande permettant de régler plus finement la raideur des trains avant et/ou arrière dans le cas non limitatif par exemple d'une conduite plus sportive. La loi de commande de la gestion de la raideur de la barre antiroulis peut d'une façon avantageuse être couplée systématiquement à l'angle du volant et ce quelque soit la vitesse, permettant ainsi d'éviter le recours à un calculateur. Dans un autre mode de réalisation de la loi de commande du ~o système de la gestion de la raideur de la barre anti-roulis, ce dernier pourrait être couplé à l'angle du volant mais également à d'autres paramètres d'information du véhicule tel que la vitesse ou encore d'autres paramètres tel que l'angle d'inclinaison. Lors d'un virage et selon un angle à déterminer en fonction du 15 type de véhicule et de son utilisation nous allons maintenant expliquer plus en détail le fonctionnement du mode de gestion du vérin 10. Dans les exemples suivants, nous positionnerons un vérin 10 sur la partie gauche du véhicule, sous entendu que celui-ci pourrait aussi bien être placé sur la partie droite du véhicule et ce dans un 20 fonctionnement similaire. Lors, par exemple, d'un virage à gauche, sous l'effet de la force centrifuge, le véhicule a tendance à basculer vers la droite autour d'un axe longitudinal passant par son centre de gravité, ce qui provoque, dans l'exemple décrit ici, le déplacement de la tige du vérin vers le 25 haut. Ainsi, lors de la détection d'un virage à gauche par la loi de commande, qui peut être par exemple et d'une façon non limitative un angle du volant, le système de commande gère la circulation de fluide entre les chambres du vérin selon un premier mode de gestion dans 30 lequel la circulation de fluide est bloquée dans un sens s'opposant à la force centrifuge subie par le véhicule. Dans l'exemple, le vérin 10 doit être bloqué en extension et ce afin de contrer l'effet de la force centrifuge tout en connectant la barre anti-roulis 20. Pour ce faire, la loi de commande détectant le virage à gauche active la fermeture de l'électrovanne 131 tout en laissant ouverte l'électrovanne 141, empêchant le fluide de circuler à travers le circuit 13 bloquant ainsi le vérin 10 en extension, et activant la barre anti-roulis 20 permettant ainsi de contrer la force centrifuge entraînant le véhicule vers l'extérieur du virage. Toujours dans le cas de la détection par la loi de commande d'un virage à gauche mais dans un cas particulier du passage de la roue gauche du véhicule dans une excavation, l'électrovanne 131 est toujours fermée bloquant l'extension du vérin, la barre anti-roulis 20 étant connectée. L'électrovanne 141 est ouverte ainsi que le clapet 142 ce qui permet le passage du fluide de la chambre 11 à la chambre 12 par l'intermédiaire du circuit 14. La compensation de fluide entre les deux chambres 11 et 12 à l'aide du clapet 142 permet de maintenir le niveau d'extension du vérin 10 et donc la rigidité de la barre anti-roulis 20 assurant la stabilité du véhicule. En sortie du virage à gauche, lors du retour du véhicule en ligne droite, le dispositif selon l'invention permet de bloquer le déplacement du vérin dans l'autre sens, à savoir en compression, en fermant l'électrovanne 141. Lorsque le véhicule est à nouveau en ligne droite, la loi de commande ouvre les deux électrovannes 131 et 141, permettant ainsi la libre circulation du fluide entre les chambres 11 et 12 du vérin 10 par l'intermédiaire des circuits de circulation de fluide 13 et 14, selon un deuxième mode de gestion. Le vérin est alors désactivé aussi bien en extension qu'en compression, découplant ainsi la barre anti-roulis 20 de la suspension 40. Le véhicule n'est alors plus soumis à la raideur de la barre anti-roulis 20 et bénéficie alors entièrement des effets des suspensions 40 du train avant 1. Le système de commande est également conçu pour gérer la circulation de fluide selon un troisième mode de gestion dans lequel la circulation de fluide est bloquée dans les deux sens. A cet effet, il suffit de fermer les deux électrovannes 131 et 141 dans l'exemple décrit en référence aux figures. Ce mode de gestion sera par exemple utilisé lorsque la situation du véhicule est indéterminée, notamment lors de mouvements volants droite gauche enchaînés rapidement. Dans un mode de réalisation particulier des circuits de fluide 13 et 14, on pourra utiliser des clapets anti-retour amorti 132 et 142 tels qu'ils ne se referment pas immédiatement dans le sens bloquant. L'effet d'amorti est réalisé par exemple par l'intermédiaire d'un ressort 15 destiné à régler la fermeture en fonction de sa longueur, de sa raideur et de son frottement. Ainsi, lorsque l'une des électrovannes 131 ou 141 se ferme, la position du vérin est figée mais sous un effort Io de nature à générer une oscillation au niveau du vérin, le déplacement en extension ou en compression de la tige du vérin se fera en fonction des différents paramètres de réglage du clapet et notamment selon les paramètres du ressort tels que sa longueur, sa raideur et son frottement. Le déplacement premier de l'actionneur sera toujours en 15 faveur du contrôle du roulis de sorte que le mouvement retour sera proche de la position figée à la connexion par l'électrovanne. Cet amortissement de la fermeture des clapets donne une liberté bidirectionnelle de mouvement autour de la position arrêtée par la connexion et donc permet d'exploiter plus loin le potentiel de la 20 connexion mono directionnelle du vérin. 25 REVENDICATIONS 1. Dispositif anti-roulis pour véhicule comprenant au moins une barre anti-roulis (20) et au moins un vérin (10) installé entre une jambe de force (30) de la suspension (40) d'une roue (50) et une extrémité de la barre anti-roulis, et comprenant un système de commande de la circulation de fluide entre les deux chambres du vérin (11, 12), caractérisé en ce que le système de commande to est conçu pour gérer la circulation de fluide entre les chambres du vérin (11, 12) selon au moins deux modes de gestion distincts en fonction de la situation du véhicule: - un premier mode dans lequel la circulation de fluide hydraulique est bloquée sélectivement dans un sens 15 s'opposant à la force centrifuge subie par le véhicule, et simultanément autorisée dans le sens inverse, - un deuxième mode dans lequel la circulation de fluide hydraulique est autorisée dans les deux sens. 20 2. Dispositif anti-roulis selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de commande est également conçu pour gérer la circulation de fluide selon un troisième mode de gestion dans lequel la circulation de fluide est bloquée dans les deux sens. 25 3. Dispositif anti-roulis selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le système de commande est conçu pour raccorder les chambres du vérin (11, 12) à proximité des extrémités inférieure et supérieure du vérin, le vérin étant dépourvu d'orifice au niveau de sa partie centrale. 30 4. Dispositif anti-roulis selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le système de commande comprend : - Un premier circuit hydraulique raccordant directement les deux chambres du vérin (11, 12), conçu pour autoriser ou 35 bloquer la circulation de fluide entre les chambres du vérin (11, 12) selon un premier sens prédéterminé, Un deuxième circuit hydraulique raccordant directement les deux chambres du vérin, conçu pour autoriser ou bloquer la circulation de fluide entre les chambres du vérin selon un deuxième sens prédéterminé opposé au premier sens, Et en ce que le système de commande comprend un moyen de commande apte à commander indépendamment les premier et deuxième circuits (13, 14) afin de gérer la circulation de fluide selon l'un des modes de gestion en fonction de la direction d'avancement du véhicule. 5. Dispositif anti-roulis selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque circuit (13, 14) comprend une électrovanne (131, 141) pour sa fermeture et son ouverture et au moins un clapet anti-retour (132, 142) disposé de manière à bloquer la circulation de fluide dans un sens opposé au sens prédéterminé de circulation du circuit considéré. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les clapets sont des clapets anti-retour (132, 142) amortis. 7. Utilisation d'un dispositif anti-roulis selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le système de commande du dispositif anti-roulis sélectionne un mode de gestion en fonction de l'angle volant du véhicule. 8. Utilisation selon la revendication 7, dans laquelle le mode de gestion est également sélectionné en fonction de l'accélération. 9. Utilisation selon l'une des revendications 7 ou 8, dans laquelle : 30 -le premier mode de gestion est sélectionné lorsque l'angle volant est non nul, - le deuxième mode de gestion est sélectionné lorsque l'angle volant est nul, 35 - éventuellement le troisième mode de gestion est sélectionné lorsque l'ange volant change de signe. 25