FR2557038A1 - Suspension pneumatique - Google Patents
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Abstract
LA SUSPENSION PNEUMATIQUE SELON L'INVENTION COMPREND: -UN AMORTISSEUR 12 AYANT UNE TIGE DE PISTON 26 DANS LAQUELLE EST DISPOSEE UNE TIGE DE COMMANDE 70 QUI PERMET D'AJUSTER LA FORCE D'AMORTISSEMENT; -UN RESSORT PNEUMATIQUE 14 COMPRENANT UNE CHAMBRE A AIR PRINCIPALE 30 ET UNE CHAMBRE A AIR AUXILIAIRE 32; -UN CORPS DE VANNE 60 ETABLISSANT ET COUPANT LA COMMUNICATION ENTRE LES DEUX CHAMBRES A AIR POUR AJUSTER LA CONSTANTE DU RESSORT PNEUMATIQUE; -UN SUPPORT 40 FIXE A UNE CARROSSERIE D'AUTOMOBILE 18 ET COMPRENANT UNE PIECE RIGIDE 52 AVEC LAQUELLE LA TIGE DE PISTON 26 EST ACCOUPLEE ET DANS LAQUELLE LE CORPS DE VANNE 60 EST MONTE ET UNE DOUILLE 54 DISPOSEE DIAMETRALEMENT A L'EXTERIEUR DE LA PIECE RIGIDE ET AYANT UN ORIFICE COMMUNIQUANT AVEC LA CHAMBRE A AIR AUXILIAIRE; ET -UN ACTIONNEUR 22 DISPOSE AU-DESSUS DE CE SUPPORT POUR ACTIONNER LA BIELLE DE COMMANDE ET LE CORPS DE VANNE.
Description
i
SUSPENSION PNEUMATIQUE
La présente invention concerne une suspension pneu-
matique et plus particulièrement une suspension pneumatique du type à jambe de force de Macpherson appliquée à une automobile et ayant un nouveau mécanisme d'ajustement d'une capacité d'amortissement. Parmi les suspensions pneumatiques à jambe de force, il existe un type doté d'un ajustement de la capacité d'aémortissement, c'est-à-dire de la force d'amortissement
d'un amortisseur et de la constante d'un ressort pneuma-
tique. Dans ce type de suspension l'amortisseur est équipé d'un mécanisme d'ajustement de la force d'amortissement lié à un piston installé de façon à pouvoir coulisser à l'intérieur d'un cylindre et d'une constitution telle qu'il permet de faire varier l'énergie cinétique du liquide circulant par l'intermédiaire du piston. D'autre part, la constitution du ressort pneumatique comprend une chambre à air principale formée en entourant l'amortisseur d'un boîtier et d'un diaphragme, et une chambre à air auxiliaire qui sont toutes deux remplies d'air comprimé ainsi qu'un
corps de vanne capable d'établir et de couper la communi-
cation entre la chambre à air principale et la chambre à
air auxiliaire.
Bien que ce type de suspension emploie un mécanisme de réglage de la force d'amortissement de l'amortisseur et de la constante du ressort pneumatique en même temps, une seule tige de commande s'étend de façon classique à partir d'un actionneur jusqu'à une tige de piston de
l'amortisseur pour ajuster d'une part la force d'amortisse-
ment de l'amortisseur et d'autre part, la constante du
ressort pneumatique.
La force d'amortissement de l'amortisseur peut alors être ajustée en appliquant à la tige de commande un petit angle de rotation pour écarter un orifice prévu dans la tige de commande d'un orifice prévu dans la tige du piston. D'autre part, un grande angle de rotation doit être appliqué à la tige de commande pour établir et couper la communication entre les chambres à air principale et auxiliaire afin de faire varier la constante du ressort pneumatique. De façon classique, le grand angle de rotation de la tige de commande est fixé de manière à faire subir à la tige de commande un angle de rotation supérieur à l'angle nécessaire pour ajuster à l'origine la force d'amortissement de l'amortisseur et par là même faire effectuer un travail supplémentaire par la tige de commande. Ceci impose à l'actionneur un surplus de charge
indésirable du point de vue des économies d'énergie.
Par conséquent, un objet de la présente invention consiste à proposer une suspension pneumatique capable d'ajuster individuellement la force d'amortissement de l'amortisseur et la constante du ressort pneumatique avec
un seul actionneur.
La suspension pneumatique selon la présente invention comprend un amortisseur ayant une tige de piston dans laquelle est disposée une tige de commande destinée à ajuster la force d'amortissement, un ressort pneumatique comprenant une chambre à air principale et une chambre à air auxiliaire, un corps de vanne destiné à établir et à couper la communication entre les deux chambres à air, afin d'ajuster la constante du ressort pneumatique, un support fixé à une carrosserie d'automobile et comprenant une pièce rigide à laquelle la tige de piston est couplée et dans laquelle est monté le corps de vanne ainsi qu'une douille disposée diamétralement à l'extérieur de la pièce rigide et ayant un orifice communiquant avec la
chambre auxiliaire et un actionneur disposé au-dessus du-
dit support pour commander la tige de commande et le
corps de vanne.
D'autres objets et caractéristiques de la présente
invention apparaîtront d'après la description qui va suivre
d'un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figureiest une vue en coupe représentant une partie essentielle d'une suspension pneumatique selon la présente invention qui comprend un mécanisme d'ajustement de sa capacité d'amortissement; et la figure 2 est une vue en coupe prise le long de la
ligne 2-2 de la figure 1.
Comme on peut le voir sur la figure 1, une suspension comprend un amortisseur 12, un ressort pneumatique 14 installé de façon à entourer l'amortisseur 12 et un mécanisme
16 de réglage de la capacité d'amortissement de la sus-
pension 10, ce mécanisme 16 étant doté d'un support 20 qui permet de relier l'amortisseur 12 à une carrosserie
d'automobile 18 et à un actionneur 22.
L'amortisseur 12 est équipé d'un cylindre 24, d'un piston pouvant coulisser à l'intérieur du cylindre 24 et d'une tige de piston 26 reliée au piston en étant capable de faire sortir ce piston du cylindre 24. Le piston comporte un orifice et d'autres ouvertures dans lesquels de l'huile ou un autre liquide reçu dans le cylindre circule pendant que sort et rentre la tige de piston 26 ainsi que des vannes capables d'ouvrir et de fermer les ouvertures. La tige de piston présente un orifice qui établit la communication entre les chambres à liquide définies au-dessus et au-dessous du piston. L'amortisseur 12 est relié à l'extrémité inférieure du bras de la
suspension. Cette construction est déjà connue en elle-
même et n'a donc pas été représentée sur le dessin.
En outre, l'amortisseur 12 utilisé est du type appelé mono-tube qui comprend un seul cylindre en plus de ce que
l'on appelle un type avec tube équipé de cylindres inté-
rieur et extérieur. La tige de piston 26 présente une ouverture longitudinale 28 orientée dans la direction
axiale à partir de la face de son extrémité supérieure.
Le ressort pneumatique 14 comprend une chambre à air principale 30 et une chambre à air auxiliaire 32 contenant de l'air comprimé. La chambre à air principale 30 est constituée d'un bottier 34 en coopération avec un diaphragme 36 et, d'autre part, la chambre à air auxiliaire 32 est formée en coopération par le boîtier 34 et une plaque de
séparation 38.
Le bottier 34 possède une portion supérieure annulaire 42 soudée sur toute la périphérie du bord périphérique intérieur d'un élément support 40 du support 20, une première portion tubulaire 43 s'étendant intégralement à partir de la portion supérieure et une seconde portion tubulaire 44. Dans le mode de réalisation représenté sur le dessin, une pluralité de boulons 46, dont un seul est représenté sont fixes sur la partie supérieure 42 du
bottier 34 en assurant l'étanchéité à l'air par soudure.
Chaque boulon traverse la carrosserie de l'automobile 18 et un écrou 47 est vissé sur le boulon 46 pour fixer le bottier 34 à la carrosserie de l'automobile. Le bord périphérique extérieur de la plaque de séparation 38 est soudé à la première portion tubulaire 43 du bottier 34
et le bord intérieur périphérique de la plaque de sépara-
tion 38 est soudé à l'élément support 40. La seconde portion tubulaire 44 du bottier 34 est ajustée dans la première portion tubulaire 43 et soudée à cette portion
sur toute la périphérie.
Le diaphragme 36 est constitué d'un cylindre de caoutchouc et replié sensiblement dans sa portion centrale de sorte que l'extrémité extérieure soit prise en sandwich entre la seconde portion tubulaire 44 du bottier 34 et une bague 48 et fixée à un bottier 34 par matage de la bague 48. L'extrémité intérieure du diaphragme 36 est adaptée
au piston 50 d'un cylindre à air soudé au cylindre 24.
Le support 20 comprend une pièce rigide 52, une douille 54 en catouchouc et l'élément support 40. La pièce rigide 52 est fabriquée en matériau à forte rigidité comme du fer de section circulaire et, comme on le voit sur la figure 2, elle est percée d'un orifice 56 par lequel passe la tige de piston 26, d'un orifice 57 parallèle à l'orifice 56 partant de la face de l'extrémité supérieure et arrivant dans la portion intermédiaire, cet orifice étant destiné à recevoir le corps de vanne 60, d'un orifice
58 parallèle à l'orifice 57, partant de la face de l'extré-
mité inférieure et arrivant dans la portion intermédiaire et d'un orifice 59 orienté latéralement vers la surface
périphérique extérieure à travers les orifices 57, 58.
La douille 54 est vulcanisée et fixée sur son bord périphérique intérieur à la pièce rigide 52 et sur son bord périphérique extérieur à un tube 62 de sorte que le tub 62 est emmanché à force dans la pièce support 40 avec une liaison étanche à l'air. Cette douille 54 communique par un orifice 64 avec l'orifice 59 de la pièce rigide 52 qui s'ouvre sur la chambre à air auxiliaire 32. La chambre à air principale 30 communique avec la chambre à air auxiliaire 32 par l'orifice 41 de l'élément-support 40, les orifices 58, 59 de la pièce rigide 52, l'orifice 64 de la douille 54 et les orifices 65 prévus dans le tube
62 et le support 40 pour être opposée à l'orifice 64.
Dans le mode de réalisation représenté sur le dessin, le support 20 est relié à la carrosserie d'automobile 18 par l'intermédiaire du boîtier 34. Dans ce cas, le diamètre utile d du support 20 est prévu plus petit que le diamètre D du diaphragme 36, la partie rp(D2 - d2)/4 des forces basée sur la pression interne P agissant sur le ressort pneumatique est transmise depuis le bottier 34 directement à la carrosserie 18 de l'automobile si bien que la constante de ressort de la douille 54 du support 20 peut être réduite
pour assurer une meilleure suspension.
Deux bagues 68 entre lesquelles est installé un joint
annulaire 66 sont emmanchées à force dans l'orifice longitu-
dinal 28 de la tige de piston 26 et une tige de commande est installée de façon à pouvoir tourner à l'intérieur de l'orifice longitudinal 28 l'étanchéité à l'air étant assurée par le joint torique 66. La tige de commande 70
comprend un orifice (non représenté) orienté diamétrale-
ment à l'extrémité inférieure et capable de faire face à l'orifice pour établir la communication entre les chambres à liquide délimitées audessus et au-dessous du piston. L'extrémité supérieure de la tige de commande 70
est constituée d'une partie plane 71.
Une bague 72 est soudée à la tige de piston 26. Un joint torique est fixé à l'orifice 56 de la pièce rigide 52 et la tige de piston 26 traverse l'orifice 56 pour faire buter la bague 72 contre la pièce rigide 52. Un écrou 76 est vissé sur la tige de piston 26 si bien que la tige de piston 26 est couplée à la pièce rigide 52 le couplage étant rendu étanche à l'air par le joint torique. Le corps de vanne 60 comprend une partie coulissante
intégrale 78 et une partie plane 79 s'étendant verticale-
ment avec une partie de diamètre réduit, la partie coulis-
sante 78 présentant un orifice 80 orienté diamétralement.
L'orifice 80 peut communiquer avec l'orifice 59 de la pièce rigide 52. Le corps de vanne 60 est introduit à
l'intérieur de l'orifice 57 et deux bagues 64 entre les-
quelles est intercalé un joint torique 82 sont emmanchées à force dans l'orifice 57 et rendues étanches à l'air par le joint torique 82 si bien que le corps de vanne 60 peut tourner à l'intérieur de l'orifice 57. Lorsqu'on fait tourner ce corps de vanne 60 de 90 par exemple, la chambre à air principale 30 est isolée de la chambre à
air auxiliaire 32.
L'actionneur 22 est équipé d'un dispositif tournant
86, d'un premier pignon 88, d'un second pignon éche-
lonné 90, d'une première tige 92, d'un troisième pignon 94 et d'une seconde tige 96. Dans le mode de réalisation représenté sur le dessin, le dispositif
tournant est un moteur électrique, mais un moteur hydrau-
lique, l'association d'une crémaillère et d'un pignon déplacé par un cylindre hydraulique ou autre dispositif du même type peuvent également être employés. Le dispositif tournant 86 est fixé à un socle 98 lui-même fixé à une
équerre 100 accouplée à la pièce rigide 52 par l'écrou 76.
Le socle 98 est percé de deux orifices parallèles entre eux en des positions opposées aux orifices 56, 57 de la pièce rigide 52, un tube 102 étant introduit de façon à pouvoir tourner à l'intérieur du premier orifice et un second tube 104 étant introduit de façon à pouvoir tourner à l'intérieur de l'autre orifice. Le second pignon 90 est fixé à l'extrémité inférieure du tube 102 et le tube 102 présente à son extrémité supérieure deux encoches 103 espacées de 180 l'une de l'autre le long de la circonférence. Un axe 106 emmanché à force dans la première tige 92 est introduit dans l'encoche 103 et une bague en E 108 est montée sur le tube 102 pour empêcher la première tige 92 d'être expulsée vers le haut. Un axe 108 de la première tige 92 vient également en contact avec la face extrême du socle 98 pour empêcher
le tube 102 de descendre.
Un tube 104 dont l'extrémité inférieure est fixée au troisième pignon 94 et la seconde tige 96 sont interconnectés de la même façon que le tube 102 et la première tige 92. Il en résulte que première et seconde tiges 92, 96, sont montées parallèlement entre elles et peuvent s'étendre vers la pièce rigide 52 et que le pignon inférieur du second pignon 90 engrène avec le troisième pignon 94. Le pignon supérieur du second pignon 90 engrène avec le premier pignon 88 directement fixé à la tige du dispositif tournant 86. En remplacement de ce montage, les premier, second et troisième pignons peuvent être installés de façon à engrèner entre eux. En choisissant le nombre convenable de dents de chaque pignon, il est possible de sélectionner des angles de rotation quelconques de la première et de la seconde des tiges
92, 96.
Les première et seconde tiges 92, 96 ont respectivement des fentes 110, 112. La première partie 71 de la tige de commande 70 et la partie plane 79 du corps de vanne 60 sont respectivement introduites dans une fente 110 de la première tige et une fente 112 de la
seconde tige.
Lorsqu'une automobile se déplace, le dispositif tournant 86 de l'actionneur 22 est mis en service et fait tourner la tige de commande 70 par l'intermédiaire des pignons 88, 90, du tube 102 et de la premiere tige 92
afin d'ajuster la force d'amortissement de l'amortis-
seur d'une part, et d'autre part, de faire tourner le corps de vanne 60 par l'intermédiaire des pignons 90, 94 du tube 104 et de la seconde tige 96 afin d'établir ou de couper la communication entre la chambre à air principale 30 et la chambre à air auxiliaire 32 et d'ajuster la constante du ressort pneumatique. Dans ce cas, le réglage est en général effectué de façon que la constante du ressort pneumatique soit durcie lorsque la force d'amortissement de l'amortisseur augmente et
et assouplie lorsque la force d'amortissement diminue.
Cependant, d'autres réglages peuvent être effectués
selon les types de véhicules.
Lorsque l'automobile se déplace, et que les pneus s'affaissent et rebondissent, l'amortisseur 12 oscille pour déformer la douille 54 du support 20. Deux tiges 92, 96 de l'actionneur 22 sont disposées face à la pièce rigide du support 20 si bien que la position relative des deux tiges ne varie pas et que le mécanisme de
réglage n'est affecté par aucun défaut.
Les effets suivants sont obtenus grâce à la présente invention:
Non seulement la force d'amortissement de l'amortis-
seur et la constante du ressort pneumatique peuvent être ajustées par le même actionneur, mais également la tige de commande ajustant la force d'amortissement de l'amortisseur et le corps de vanne ajustant la constante
du ressort pneumatique peuvent être actionnés individuelle-
ment si bien que l'on peut obtenir des gammes de fonc-
tionnement respectives optimales.
Le grand angle de rotation d'ajustement de la force d'amortissement de l'amortisseur n'a pas besoin d'être appliqué à la tige de commande, ce qui évite un travail supplémentaire de la tige de commande et réduit donc la
charge de l'actionneur.
Puisque la douille du support est percée d'un orifice qui assure la communication entre les chambres à air
principale et auxiliaire, l'orifice peut suivre le mouve-
ment vertical et les mouvements de pincement de la douille.
Claims (8)
1. Suspension pneumatique caractérisée en ce qu'elle comprend: un amortisseur (12) ayant une tige de piston (26) dans laquelle est disposée une tige de commande (70) qui permet d'ajuster la force d'amortissement; un ressort pneumatique (14) comprenant une chambre à air principale (30) et une chambre à air auxiliaire (32); un corps de vanne (60) établissant et coupant la communication entre les deux chambres à air pour ajuster la constante du ressort pneumatique;
un support (40) fixé à une carrosserie d'automo-
bile (18) et comprenant une pièce rigide (52) avec laquelle la tige de piston (26) est accouplée et dans laquelle le corps de vanne (60) est monté et une douille (54) disposée diamétralement à l'extérieur de la pièce rigide et ayant un orifice communiquant avec la chambre à air auxiliaire; et un actionneur (22) disposé au-dessus de ce support
pour actionner la bielle de commande et le corps de vanne.
2. Suspension pneumatique (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tige de commande (70) et le
corps de vanne (60) peuvent tourner autour de leur axe.
3. Suspension pneumatique selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'actionneur (22) est fixé à la
tige de piston (26).
4. Suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre à air principale (30) est formée d'un bottier (34) et d'un diaphragme (36) et en ce que le support (40) est fixé à la carrosserie d'automobile (18) par l'intermédiaire de ce boltier, le diamètre utile de ce support étant inférieur à celui du diaphragme.
5. Suspension pneumatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'actionneur (22) comprend un dispositif tournant (86), une paire de tiges (92, 96) parallèles entre elles et s'étendant en direction de la pièce rigide du support, la première étant reliée à la tige de commande (70) et l'autre au corps de vanne (60) respectivement, et un moyen de transmission de la force de rotation du dispositif tournant à ladite paire de tiges.
6. Suspension pneumatique selon la revendication 5, caractérisée en ce que le dispositif de transmission comprend un pignon fixé au dispositif tournant et une paire de pignons associés respectivement à la paire de
tiges un au moins des pignons engrenant avec l'autre.
7. Suspension pneumatique selon la revendication 6, caractérisée en ce que chacune des tiges (92, 96) est accouplée par l'intermédiaire d'un axe (106, 108) avec un tube (102, 104) supporté de façon à pourvoir tourner par une équerre et chacun des pignons étant fixé à ce tube.
8. Suspension pneumatique comprenant: un amortisseur (12) ayant une tige de piston (26) dans laquelle est disposée une tige de commande (70) qui permet d'ajuster la force d'amortissement; un ressort pneumatique (14) comprenant une chambre à air principale (30) et une chambre à air auxiliaire (32); un corps de vanne (60) établissant et coupant la communication entre les deux chambres à air pour ajuster la constante du ressort pneumatique;
un support (40) fixé à une carrosserie d'automo-
bile (18) et comprenant une pièce rigide (52) à laquelle est accouplée la tige de piston (26) et-dans laquelle le corps de vanne (60) est monté et une douille (54) disposée diamétralement à l'extérieur de la pièce rigide et ayant un orifice communiquant avec la chambre à air
auxiliaire; et -
un actionneur (22) fixé à la tige de piston (26) au-dessus du support pour actionner ladite tige de commande et le corps de vanne, cet actionneur étant équipé
d'un dispositif tournant (86), d'un pignon fixé au dispo-
sitif tournant et de deux tiges (92, 96) parallèles entre elles et s'étendant en direction de la pièce rigide du support, une des tiges étant reliée à la tige de commande et l'autre tige étant connectée respectivement au corps de vanne, chacune des tiges étant accouplée par l'intermédiaire d'un axe (106, 108) à un tube supporté de façon à pouvoir tourner par une équerre et une paire de pignons respectivement fixes à la paire de tubes,
l'un au moins des pignons engrenant avec l'autre.
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