Brevet FR3047695A1 — publié le 20170818

SUSPENSION HYBRIDE POUR VEHICULE AUTOMOBILE A RESSORTS MECANIQUE ET HYDROPNEUMATIQUE EN PARALLELE La présente invention concerne un système de suspension pour un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'un tel système de suspension, et un procédé de contrôle de ce système de suspension. Les véhicules automobiles comportent généralement une suspension comprenant pour chaque roue un ressort du type mécanique, notamment métallique ou en matériau composite, qui peut être un ressort hélicoïdal ou à lames. Le ressort prend appui d'un côté sur un élément de suspension lié au moyeu de roue, et de l'autre côté sur la caisse du véhicule pour la supporter. Les ressorts de suspension comportent une flexibilité qui peut être variable. Un amortisseur hydraulique est généralement disposé en parallèle du ressort pour amortir le débattement de la suspension. Les courbes de flexibilité des ressorts ainsi que les lois d'amortissement des amortisseurs sont calculées pour établir le meilleur compromis entre le confort et la tenue de route. Les ressorts mécaniques sont simples et économiques, mais pose un problème pour la hauteur ou assiette du véhicule qui varie en fonction de sa 20 charge. Un autre type de suspension de véhicule connu, présenté notamment par le document EP-B1-1419910, comporte un vérin hydraulique relié d'un côté à la caisse du véhicule et de l'autre à un élément de suspension, le fluide déplacé par ce vérin remplissant un accumulateur hydropneumatique 25 formant l'unique ressort de suspension. En disposant des restrictions sur le passage du fluide, on réalise en même temps l'amortisseur hydraulique. Ce type de suspension comporte de plus une électrovanne disposée entre le vérin et l'accumulateur hydropneumatique, afin de bloquer la hauteur du véhicule quand il est à l'arrêt. 30 Un autre type de suspension connu appelé suspension hybride, comporte un ressort mécanique, et en parallèle un vérin agissant sur 3047695 2 l'accumulateur hydropneumatique, rempli par une pompe, qui peut être en particulier une électropompe comprenant un moteur électrique. De cette manière avec le ressort mécanique recevant une partie de la charge, la suspension hydropneumatique reçoit seulement une partie 5 complémentaire de cette charge, et présente un dimensionnement réduit par rapport à une suspension entièrement hydropneumatique. En ajustant le volume de fluide dans le vérin par le travail de la pompe en fonction de la charge du véhicule, on déplace la raideur du ressort hydropneumatique ce qui corrige son assiette. 10 Pour remonter le véhicule on met en marche la pompe qui augmente le volume du fluide dans le vérin. Pour le baisser on ouvre une électrovanne disposée en parallèle de la pompe, présentant en série une restriction de passage, afin d'obtenir une vitesse de descente liée au débit dans cette vanne qui dépend de la valeur de la restriction, et de la pression exercée sur 15 ce fluide. Toutefois pour chaque roue la charge sur le ressort mécanique étant variable suivant sa compression, on obtient suivant la hauteur de la caisse aussi une charge variable sur la suspension hydropneumatique, et donc une pression variable dans son cylindre. Pour une descente du véhicule, notamment après une diminution de charge dans ce véhicule, on a alors un problème de vitesse de descente qui est variable. En particulier un véhicule chargé va descendre rapidement au début, puis lentement à la fin. La présente invention a notamment pour but de résoudre ces problèmes de l'art antérieur. Elle propose à cet effet système de suspension pour véhicule automobile comportant en parallèle un ressort mécanique, et un vérin hydraulique agissant sur un accumulateur hydropneumatique formant un ressort, ce système comprenant une pompe de remplissage du vérin hydraulique, et une première vanne commandée de vidange de ce vérin hydraulique ce système étant remarquable en ce qu'il comporte une 3047695 3 deuxième vanne commandée de vidange du vérin hydraulique disposée en parallèle de la première vanne commandée. Un avantage de ce système de suspension est qu'en commandant de manière indépendante les deux vannes de vidange, qui peuvent être 5 associées chacune à une restriction de passage du fluide, on obtient plusieurs débits de vidange possibles. On peut ajuster ainsi le débit de vidange en fonction de différentes caractéristiques comme la hauteur du véhicule ou la pression dans le vérin, afin de réguler la vitesse de descente du véhicule. 10 Le système de suspension selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, chaque vanne commandée comporte en série une restriction de passage du fluide. 15 Dans ce cas, les valeurs des sections de passage des deux restrictions sont avantageusement différentes. On peut réaliser ainsi trois passages équivalents différents. Avantageusement, chaque vanne commandée comporte une commande d'ouverture en tout ou rien. 20 En particulier, le système de suspension peut comporter un réservoir à la pression atmosphérique qui alimente la pompe de remplissage, un clapet anti-retour disposé en sortie de ce clapet, et un capteur de pression mesurant la pression en sortie de cette pompe, chaque vanne commandée étant disposée sur une boucle de vidange reliant la sortie du clapet anti- 25 retour au réservoir. Avantageusement, le système de suspension comporte une unité électronique de commande de pilotage des deux électrovannes commandées, recevant une information de pression dans le vérin hydraulique. 3047695 4 L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile comportant sur ses roues des systèmes de suspension qui comprennent l'une quelconque des caractéristiques précédentes. En particulier sur un même essieu, le véhicule peut comporter pour 5 chaque roue un système de suspension indépendant comprenant sa propre pompe de remplissage et ses deux électrovannes commandées. L'invention a de plus pour objet un procédé de contrôle d'un système de suspension comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui lors d'une vidange du vérin hydraulique commande des ouvertures des 10 électrovannes commandées suivant une séquence donnant successivement une section de passage de vidange de plus en plus grande. En particulier la séquence d'ouverture peut comporter successivement l'ouverture uniquement d'une électrovanne commandée, l'ouverture uniquement de l'autre électrovanne commandée, puis l'ouverture des deux 15 électrovannes en même temps. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 20 - la figure 1 est un schéma d'un système de suspension selon l'invention, comportant un circuit hydraulique alimentant la suspension d'une roue seule ; et - la figure 2 est un schéma d'un système de suspension similaire, comportant un circuit hydraulique alimentant les deux suspensions d'un 25 essieu. La figure 1 présente une roue de véhicule automobile 2 portée par un bras de suspension 4 pivotant autour d'une articulation 6, qui est relié à la caisse d'un véhicule 8 par une suspension hybride comportant en parallèle un ressort de suspension métallique hélicoïdal 10, et une suspension 30 hydropneumatique. 304 76 95 5 La suspension hydropneumatique comporte un vérin hydraulique 12 surmonté par un accumulateur hydropneumatique 14 prenant appui sous la caisse du véhicule 8, le piston 18 de ce vérin étant relié par une tige au bras de suspension 4. 5 De cette manière une oscillation de la suspension comprime en parallèle deux ressorts, comprenant le ressort mécanique hélicoïdal 10, et le gaz de l'accumulateur hydropneumatique 14 comprimé par le fluide au travers d'une membrane souple, lui-même poussé par le piston 18. On obtient une suspension présentant une raideur variable en fonction 10 de la course, qui est la somme des deux raideurs données par les deux ressorts disposés en parallèle. En augmentant le volume de fluide dans le vérin 12, on déplace la courbe de raideur de la suspension hydropneumatique, pour notamment compenser une charge plus élevée du véhicule et maintenir son assiette 15 constante. A l'inverse quand on baisse la charge du véhicule, il faut réduire le volume de fluide dans le vérin 12 pour rétablir son assiette. La suspension hydropneumatique agit comme un complément de la suspension à ressort mécanique, pour maintenir l'assiette du véhicule constante. Le circuit hydraulique comporte une pompe 20 entraînée par un moteur 20 électrique 22, pour former un ensemble électropompe prélevant le fluide dans un réservoir à la pression atmosphérique 24, et le refoulant sous pression en passant par un clapet anti-retour 26, dans une canalisation d'alimentation de la suspension 28 reliée au vérin 12 de la suspension hydropneumatique. 25 La canalisation d'alimentation 28 comporte après le clapet anti-retour 26, une boucle de retour vers le réservoir 24 comportant un limiteur de pression maximum 32, qui assure une sécurité en s'ouvrant en cas de surpression accidentelle en sortie de pompe 20. La canalisation d'alimentation 28 comporte un capteur de pression 40, 30 relié à une unité électronique de contrôle 42, qui mesure en permanence la pression dans cette canalisation. 3047695 6 Une mise en fonctionnement de la pompe 20 par son moteur électrique 22 refoule du fluide sous pression dans le vérin 12, ce qui remonte ce vérin ainsi que la caisse du véhicule 8. Quand la hauteur de caisse moyenne est stabilisée, le volume de fluide dans le vérin 12 reste constant afin de 5 transmettre intégralement les mouvements de la suspension au ressort formé par l'accumulateur hydropneumatique 14. En option un filtre haute fréquence 34 peut être disposé sur la canalisation d'alimentation 28, comportant une chambre fermée par un piston recevant la charge d'un ressort mécanique, pour former une raideur 10 importante destinée à filtrer des vibrations de pression aux fréquences élevées sur la canalisation d'alimentation 28. On peut ainsi limiter des vibrations et des bruits transmis par le fluide, tout en modifiant peu le volume de fluide sous pression de la suspension hydropneumatique grâce à la raideur élevée du filtre 34. 15 La canalisation d'alimentation 28 comporte après le clapet anti-retour 26 une première boucle de vidange de la suspension hydropneumatique, comportant une première électrovanne 44 disposée en série avec une première restriction de passage 46, pour renvoyer le fluide vers le réservoir 24 suivant un premier débit contrôlé qui dépend de la pression du fluide en 20 amont. En parallèle de cette première boucle de vidange, une deuxième boucle de vidange comporte de la même manière une deuxième électrovanne 54 disposée en série avec une deuxième restriction de passage 56, pour renvoyer le fluide vers le réservoir 24 suivant un deuxième débit contrôlé. 25 Les deux électrovannes 44, 54 sont contrôlées en tout ou rien par un signal 58 délivré par l'unité électronique de contrôle 42, qui est elle-même reliée par un réseau de communication, en particulier un réseau multiplexé du type « CAN » (abréviation des termes anglais « Controller Area Network »), au réseau de bord du véhicule surveillant différentes fonctions de 30 contrôle de ce véhicule. 3047695 7 Le fonctionnement du système de suspension selon l'invention est le suivant. L'unité électronique de contrôle 42 connaissant la hauteur de caisse 8 grâce à un capteur non représenté, ainsi que la pression dans la canalisation d'alimentation 28 grâce au capteur 40, en déduit le besoin de 5 remonter cette hauteur en commandant le fonctionnement de la pompe 20, ou de descendre cette hauteur en commandant les électrovannes de vidange 44, 54. On obtient en ajustant les sections de passage de chaque restriction 46, 56, une première valeur de débit en ouvrant l'une des électrovannes 44, une 10 deuxième valeur en ouvrant l'autre 54, et une troisième valeur en ouvrant les deux à la fois 44, 54, qui donne les deux débits en parallèle. Avantageusement en établissant deux sections de passage différentes pour les deux restrictions, une section plus faible pour la première 46 et une section plus forte pour la deuxième 56, on obtient une gradation possible des 15 sections équivalentes en ouvrant d'abord uniquement la première électrovanne 44 commandant la section plus faible, puis uniquement la deuxième 54 commandant la section plus forte, puis les deux électrovannes 44, 54 en même temps. Lorsque la caisse du véhicule est trop haute, par exemple après un 20 déchargement de ce véhicule qui détend les suspensions, le ressort mécanique 10 qui est détendu supporte une charge réduite, la suspension hydropneumatique supportant alors le complément représentant une charge plus élevée. On a alors une pression plus importante dans le vérin 12 ce qui favorise le débit dans les boucles de vidange, et tend à donner une vitesse 25 de descente plus élevée. Dans ce cas on ouvre seulement la première électrovanne 44 donnant le débit dans la première restriction 46 présentant la section plus faible. Après une course de descente de la caisse 8 le ressort mécanique 10 se comprimant supporte une charge plus importante, la pression dans le 30 vérin 12 diminue. On ouvre alors seulement la deuxième électrovanne 54 304 76 95 8 donnant le débit dans la deuxième restriction 56 présentant la section plus forte. Après une autre course de descente de la caisse, le ressort mécanique 10 se comprimant plus supporte une charge qui a augmentée, ce qui est 5 compensé par une diminution équivalente de la pression dans le vérin 12. On ouvre alors les deux électrovannes 44, 54 en même temps ce qui donne une section équivalente des deux restrictions 46, 56 encore plus importante, pour compenser la pression plus faible et maintenir un débit sensiblement constant. 10 De manière économique, avec des électrovannes simples 44, 54 fonctionnant en tout ou rien ce qui simplifie leurs commandes, on obtient différentes valeurs équivalentes de restriction de passage dans les boucles de vidange, qui permettent d'ajuster la vitesse de descente du véhicule pour la maintenir la plus constante possible, quelle que soit la hauteur de la 15 caisse. Pour le système de suspension de la figure 1, il faut prévoir un circuit hydraulique par roue 2 du véhicule, comportant sa propre pompe 20 et ses propres circuits de vidange permettant d'ajuster individuellement la hauteur de la suspension agissant sur cette roue. 20 La figure 2 présente un essieu du véhicule comportant de chaque côté une suspension hybride similaire, alimentée par un unique circuit hydraulique comprenant une pompe 20 et deux boucles de vidange disposées en parallèle. On règle alors le volume global de fluide dans les deux vérins 12, qui 25 augmente en actionnant la pompe 20 ou diminue en ouvrant les boucles de vidange 12, ce qui permet avec un circuit plus simple et plus économique, d'ajuster la hauteur moyenne de la caisse au niveau de ce train, sans pouvoir différencier les deux côtés. Le système de suspension s'applique sur tous types de véhicule, en 30 particulier sur des véhicules de tourisme pour améliorer le confort et la tenue de route, notamment sur des véhicules sportifs présentant une garde au sol 3047695 9 réduite qu'il faut ajuster avec plus de précision. Le système s'applique aussi sur des véhicules utilitaires qui peuvent recevoir des charges importantes. REVENDICATIONS1 - Système de suspension pour véhicule automobile comportant en parallèle un ressort mécanique (10), et un vérin hydraulique (12) agissant sur un accumulateur hydropneumatique (14) formant un ressort, ce système comprenant une pompe de remplissage (20) du vérin hydraulique (12), et une première vanne commandée (44) de vidange de ce vérin hydraulique, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième vanne commandée (54) de vidange du vérin hydraulique (12) disposée en parallèle de la première vanne commandée (44). 2 - Système de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque vanne commandée (44, 54) comporte en série une restriction de passage du fluide (46, 56). 3 - Système de suspension selon la revendication 2, caractérisé en ce que les valeurs des sections de passage des deux restrictions (46, 56) sont différentes. 4 - Système de suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque vanne commandée (44, 54) comporte une commande d'ouverture en tout ou rien. 5 - Système de suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir à la pression atmosphérique (24) qui alimente la pompe de remplissage (20), un clapet anti-retour (26) disposé en sortie de cette pompe, et un capteur de pression (40) mesurant la pression en sortie de ce clapet, chaque vanne commandée (44, 54) étant disposée sur une boucle de vidange reliant la sortie du clapet anti-retour (26) au réservoir (24). 6 - Système de suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une unité électronique de commande (42) de pilotage des deux électrovannes commandées (44, 54), recevant une information de pression dans le vérin hydraulique (12). 3047695 11 7 - Véhicule automobile comportant sur ses roues (2) des systèmes de suspension, caractérisé en ce que ces systèmes sont selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8 - Véhicule automobile selon la revendication 7, caractérisé en ce que 5 sur un même essieu il comporte pour chaque roue (2) un système de suspension indépendant comprenant sa propre pompe de remplissage (20) et ses deux électrovannes commandées (44, 54). 9 - Procédé de contrôle d'un système de suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lors d'une 10 vidange du vérin hydraulique (12) il commande des ouvertures des électrovannes commandées (44, 54) suivant une séquence donnant successivement une section de passage de vidange de plus en plus grande. 10 - Procédé de contrôle selon la revendication 9, caractérisé en ce que la séquence d'ouverture comporte successivement l'ouverture 15 uniquement d'une électrovanne commandée (44), l'ouverture uniquement de l'autre électrovanne commandée (54), puis l'ouverture des deux électrovannes (44, 54) en même temps.