Brevet FR3088854A1 — publié le 20200529

Description Titre de l'invention : Dispositif pour optimiser les suspensions pneumatiques poids lourds [0001] L'invention appartienne au domaine technique de la mécanique auto et concerne les suspensions pneumatiques de poids lourds. [0002] Les suspensions auto répondent au besoin d'amortir au mieux possible les mouvements et les vibrations dus à la charge, à la dynamique du véhicule, ainsi qu'aux irrégularités de la route. [0003] Le développement de suspensions de poids lourds vise principalement la réduction de l'impact des charges dynamiques sur les infrastructures, l'amélioration du confort et de la tenue de route. Les suspensions pneumatiques des camions, remorques et semi-remorques poids lourds offrent globalement plus d'avantages que les suspensions lamellaires et sont en train de se généraliser. Les performances de suspensions pneumatiques ont permis une augmentation considérable de la charge autorisée par essieu, donc de la charge totale. [0004] Mais l'augmentation de la charge autorisée se traduit aussi par un plus de charge moteur et de cc fait par une augmentation de la consommation de carburant et enfin compte de la pollution. [0005] Lc dispositif selon l'invention a le but d'optimiser le comportement de suspensions pneumatiques en réduisant la friction entre les roues et le revêtement de la route. Réduire cette friction implique automatiquement une diminution de la charge moteur, de la consommation et de la pollution. [0006] Lc dispositif selon l'invention a le but d'optimiser le comportement de suspensions pneumatiques en réduisant la friction entre les roues et le revêtement de la route. Réduire cette friction implique automatiquement une diminution de la charge moteur, de la consommation et de la pollution. [0007] Selon un mode de réalisation non limitatif, la figure numéro 4 montre une coupe lon- gitudinale dans une suspension pneumatique ou le dispositif (1) est fixé d'une manière étanche à la base du vérin (2) de la suspension pneumatique. Le passage d'air entre l'intérieur du diaphragme (3) et l'intérieur du vérin (2) est assuré par les ouvertures (4). [0008] Le dispositif selon l'invention génère une pseudo vibration qui se transmet aux roues par l'intermédiaire de l'essieu. Par pseudo vibration on comprend une oscillation entre deux valeurs limites avec la fréquence, l'amplitude et l'énergie variables et irrégulières. [0009] La pseudo vibration est généré par le dispositif au passage de l'air sous pression de l'intérieur du diaphragme et du vérin de la suspension pneumatique à l'intérieur du 2 dispositif. [0010] Selon un mode de réalisation non limitatif, le dispositif est présenté en coupe dans la figure 1 et en vue de dessus dans la figure 2. La même variante de dispositif mais avec un nombre différent de soupapes est montrée en vue éclatée dans la figure numéro 3. [0011] Le dispositif est composé d'un boitier extérieur (1) à l'intérieur duquel est fixé en premier et dans l'ordre de montage le joint d'élasticité (2) qui repose sur le bord inférieur du boitier. Sur le joint d'élasticité repose le disque de hase (3) suivi du joint de hase (4). Ces pièces sont maintenues en place sans jeu par le corps (5) du dispositif qui est monté dans le boitier extérieur en butée sur le joint de hase. [0012] Dans les alésages du corps, qui forment les chambres de soupapes, sont placés les ressorts hélicoïdaux (6). Les pastilles de soupapes (7) sont montées au-dessus des ressorts hélicoïdaux. Les alésages des chambres de soupapes et les pastilles de soupapes forment des assemblages cylindre-piston. [0013] Le couvercle (8) ferme le dispositif auquel est fixé par les vis (13). En corres- pondance avec les alésages du corps, le couvercle présente des alésages cylindriques ayant un diamètre plus petit que les pastilles des soupapes. Le centre de chaque alésage du couvercle se trouve dans l'axe de l'alésage lui correspondant dans le corps. Le couvercle avec ses alésages forme ainsi les sièges de soupapes sur lesquels reposent les pastilles de soupapes poussées par les ressorts hélicoïdaux. Les ressorts hélicoïdaux sont tarés en échelle de plus en plus fort. Plusieurs soupapes se forment ainsi à l'intérieur du dispositif. L'alésage calibré du corps et celui du couvercle sont prévus pour la soupape de décharge et sont de même diamètre. Le couvercle présente aussi les trous pour le passage de vis de fixation. [0014] La soupape de décharge fixée au-dessus du couvercle est positionnée au-dessus des alésages calibrés du corps et du couvercle. La soupape de décharge est composée du support de soupape (11), du ressort ondulé (10) et du tampon (9). [0015] L'électrovanne (12) passe par l'alésage central du couvercle et se fixe par filetage dans l'alésage central du corps. Selon un mode de réalisation non limitatif représenté dans la figure numéro 7, l'électrovanne est composée de d'un électro-aimant (1), un obturateur (2), un circlip (3) et le corps d'électrovanne (4). En position de repos l'électrovanne est ouverte, ce qui empêche le fonctionnement du dispositif. [0016] Selon un mode de réalisation non limitatif, la figure numéro 5, montre le corps (5) du dispositif dans lequel sont usinés les alésages (1) qui forment les chambres des soupapes, un alésage central (2), un alésage calibré (3) pour la soupape de décharge et les alésages pour les vis de fixation (4). La base (inférieure) de chaque chambre des soupapes présente une ouverture d'un diamètre plus petit que celui de l'alésages pour créer une assise. 3 Brève description des dessins [0017] [fie.1] représente selon un mode de réalisation non limitatif une vue en coupe du dispositif. [0018] [fie.2] représente une vue de dessus du dispositif [0019] [fie.3] représente selon un mode de réalisation non limitatif une vue éclatée de l'ensemble du dispositif en ordre de montage. [0020] [fie.4] représente en coupe, une solution de montage du dispositif dans une suspension pneumatique. [0021] [fie.5] représente selon un mode de réalisation non limitatif le corps du dispositif. [0022] [fie.6] représente selon un mode de réalisation non limitatif une variante du corps du dispositif. [0023] [fig.7] représente selon un mode de réalisation non limitatif une vue éclatée de l'électrovanne. [0024] [fig.8] représente selon un mode de réalisation non limitatif une vue du dispositif assemblé et complet. [0025] Fonctionnement de 11' invention : [0026] Une fois que le véhicule atteint la vitesse de croisière, la pression de l'intérieur du diaphragme et du vérin de la suspension pneumatique et du dispositif est stabilisée autour de la pression nominale de fonctionnement. Dans ces conditions l'électrovanne reçoit du courent et passe en position fermée ce qui corresponde à la mise en route du dispositif. [0027] La fermeture de l'électrovanne va créer à l'intérieur de la suspension pneumatique deux chambres à part. Une à l'intérieur du dispositif entre le couvercle et le disque de hase et la deuxième au-dessus du couvercle du dispositif comprenant l'intérieur du diaphragme et du vérin. Les soupapes du dispositif ferment le passage d'air entre les deux chambres. [0028] En roulant les roues du véhicule suivent les aspérités et les dénivellations de la route ce qui les fait monter et descendre. Ces mouvements des roues, en plan vertical, sont transmis au vérin qui en se déplaçant par rapport au diaphragme fait varier la pression à l'intérieur du diaphragme et du vérin par la variation du volume intérieur. [0029] La montée de la roue correspond à l'augmentation de la pression dans le diaphragme et vérin donc à l'extérieur du dispositif au-dessus du couvercle. Pour équilibrer la pression entre l'extérieur et l'intérieur du dispositif les soupapes du dispositif vont s'ouvrir dans l'ordre et par paliers de pression. [0030] Ainsi, quand la pression de l'intérieur du diaphragme et du vérin atteint un certain niveau, la force de pression exercée sur les pastilles dépasse la force qu'oppose le ressort hélicoïdal le plus faible. La pastille correspondante à ce ressort se déplace dans l'alésage comme un piston, poussé par la force de pression, en expulsant l'air qui se trouve dans l'alésage par l'ouverture de sa hase. Cet air expulsé se répartit à l'intérieur du dispositif dans les autres alésages et l'espace existant entre le disque de hase et le corps du dispositif. En arrivant en fin course dans l'alésage la pastille s'arrête et joue le rôle de soupape fermant l'accès de l'air dans le reste du dispositif. [0031] Si la pression à l'intérieur du diaphragme et du vérin monte encore, la deuxième soupape s'ouvre avec le même fonctionnement que la première et ainsi de suite jusqu'à la pression maximale. La pression maximale correspond au point le plus haut de la roue, soit au point le plus avancé du vérin dans le diaphragme. [0032] Le mode d'ouverture de soupapes fait monter à la pression à l'intérieur du dispositif par paliers, jusqu'à la pression maximale qui corresponde au point le plus haut de la roue. La soupape de décharge est calibrée pour ouvrir juste avant que la pression maximale soit atteinte. L'ouverture de la soupape de décharge rééquilibre les pressions entre l'intérieur du diaphragme et du vérin et la chambre intérieure du dispositif à la pression maximale. [0033] Ensuite, la roue commence à descendre cc qui implique une réduction de la pression à l'intérieur du diaphragme et du vérin. Ceci rallonge le temps d'ouverture de la soupape de décharge en maintenant plus longtemps la différence de pressions entre l'extérieur et l'intérieur du dispositif. De cc fait, une fois la pression minimale atteinte (ce qui corresponde à la position la plus hase de la course de la roue) la pression dans les deux chambres est quasiment identique. [0034] À partir de ce point, le cycle recommence. [0035] Pour chaque niveau de pression dans la chambre intérieure du dispositif, une force de pression s'exerce sur la surface du disque de base au quelle corresponde une force de réaction égale et de sens contraire. [0036] Les forces exercées sur le disque génèrent des pseudo vibrations qui se transmettent jusqu'aux roues. Ces pseudo vibrations diminuent localement, sur l'empreinte du pneu, le frottement entre les pneumatiques et le revêtement de la route. [0037] Pour la même charge sur l'essieu, la diminution du frottement de pneumatiques implique une diminution de la force de traction nécessaire et dans des conditions équivalentes d'utilisation, une diminution d'énergie moteur qui se traduira par une diminution de la consommation de carburant et par conséquent de la pollution. [0038] Pour des raisons de sécurité, le dispositif peut être déconnecté quasi instantanément en coupant le courant d'alimentation de l'électrovanne. [0039] Selon un mode de réalisation non limitatif, l'invention est fabriquée de la manière suivante. Le boitier cylindrique, le disque de base et le corps du dispositif sont obtenus par tournage mécanique sur un tour d'usinage à partir d'un cylindre d'alliage d'aluminium plein. Dans le corps, le perçage et le filetage, des trous pour les vis de fixation sont faits sur une perceuse à colonne avec une mèche et un jeu de tarauds adapté au diamètre. Les ressorts hélicoïdaux sont obtenus à partir des fils d'acier pour ressorts par enroulement sur une barre cylindrique de diamètre adapté. Les caractéristiques du fil d'acier utilisé pour chaque ressort hélicoïdal déterminent sa force élastique. Les pastilles de soupapes sont obtenues aussi par tournage mécanique sur une machine-outil tour à partir d'une barre pleine de laiton. [0040] Selon le mode de réalisation présenté, le couvercle est fabriqué par découpe à partir d'une tôle d'acier. Les alésages du couvercle sont rectifiés avec une fraise de finition. Les trous de passage des vis du couvercle sont faits par perçage sur une perceuse à colonne. [0041] Le tampon de la soupape de décharge est obtenu par tournage mécanique sur un tour d'usinage à partie d'une barre cylindrique de laiton. Le support de la soupape de décharge est réalisé à partir d'une découpe d'une plate-bande d'acier, pliée et percée. [0042] L'électrovanne, le ressort ondulé, le joint de base, le joint d'élasticité et les vis sont choisis en fonction de dimensions constructives du dispositif. Les dimensions constructives du dispositif dépendent du type de suspension pneumatique auquel il est destiné. [0043] À titre d'exemple non limitatif, la figure numéro 1 représente un dispositif prévu pour un type de suspension pneumatique utilisé sur certaines semi-remorques poids lourds. Dans ce cas, le [initier extérieur du dispositif aura un diamètre extérieur de 180 mm pour une hauteur de 30 mm et la hauteur hors tout du dispositif serait de 60 mm [0044] Selon une variante, illustrée dans la figure numéro 2, le dispositif présente un nombre de soupapes différant de celui présente dans la figure numéro 1. De ce fait, le nombre de niveaux de pression d'ouverture de soupapes sera différent. [0045] Selon une variante illustrée dans la figure numéro 5, dans le corps (5) les orifices de la base de chambres de soupapes sont supprimés et remplacés par des canaux radiaux qui relient chaque chambre soupape et l'alésage central. [0046] Selon une variante, non illustrée, le boitier extérieur du dispositif présente un bord extérieur en forme de disque pour faciliter le montage du dispositif. Selon une variante, non illustrée, le boitier extérieur du dispositif est fileté à l'extérieur et présente à sa base un petit bord extérieur chanfreiné pour faciliter le montage et l'étanchéité. [0047] Selon une variante non illustrée, le dispositif bénéficie d'un autre modèle d'électrovanne pour faciliter la commande et le montage du dispositif dans le vérin. [0048] Selon une variante non illustrée, le boitier extérieur, le joint d'élasticité, le joint de base et le disque de base sont supprimés. Les fonctions de ces pièces sont assurées par le vérin suite à un montage particulier du corps (5) et du reste du dispositif dans le vérin. [0049] Selon une variante non illustrée, le dispositif présente un couvercle adapté qui 6 remplace le boitier extérieur. Le joint d'élasticité, le joint de hase et le disque de base sont supprimés. Les fonctions de ces pièces sont assurées par le vérin suite à un montage particulier du dispositif dans le vérin. [0050] Selon une variante non illustrée, le corps (5) est monté par filetage dans un couvercle en forme de boiter. [0051] Selon une variante non illustrée, le corps (5) du dispositif est monté dans le hoiticr extérieur (1) par filetage. [0052] Selon une variante non illustrée, le boiticr (1) est monté à l'intérieur du couvercle (8) qui a la forme de boitier cylindrique. [0053] Compte tenu du fait qu'il y a un nombre important de véhicules poids lourds équipés de suspensions pneumatiques susceptible d'être optimisé par ce dispositif et que l'économie de carburant et la baisse de la pollution sont des enjeux majeurs de notre économie, l'invention est susceptible d'application industrielle. 7