FR2697474A1 - Dispositif anti-roulis et véhicule automobile équipé d'un tel dispositif. - Google Patents

Abstract

Il comprend une barre anti-roulis et au moins un vérin (10) installé entre une jambe de force de la suspension d'une roue et une extrémité de la barre anti-roulis, un premier circuit hydraulique (25) pour raccorder directement les deux chambres (16, 17) du vérin de manière que celui-ci fonctionne en amortisseur, un deuxième circuit hydraulique (27) conçu pour s'ouvrir ou se fermer sous la commande d'une pression de fluide développée dans une chambre du vérin (10) de manière à permettre le retour du piston (15) du vérin (10) dans une position prédéterminée où il reste bloqué et des moyens pour commander sélectivement le raccordement des deux chambres du vérin, soit par le premier circuit (25), soit par le deuxième circuit (27).

Description

La présente invention est relative à un dispositif anti-roulis pour véhicule automobile et, plus particulièrement, à un tel dispositif comprenant une barre anti-roulis et au moins un vérin installé entre une jambe de force de la suspension d'une roue du véhicule et une extrémité de la barre anti-roulis.

De tels dispositifs sont connus des documents de brevets GB-A-2.006.131, W0-A-88/07455 et FR 9104916 par exemple. En agissant sur la capacité d'extension de la tige du vérin, on peut faire varier la raideur du dispositif anti-roulis entre une valeur faible assurant un amortissement du véhicule automobile sur une surface de roulement accidentée telle qu'unie route en mauvais état, et une valeur élevée permettant de stabiliser l'assiette du véhicule lors d'un passage en courbe, par exemple.

Le dispositif décrit dans GB-A-2.006.131 permet de bloquer le vérin dans une position fixe quand on veut accroître la raideur du dispositif, cette position ne pouvant cependant être prédéterminée. C'est là un inconvénient car il serait avantageux de bloquer alors la tige du vérin dans une telle position plutôt que dans une position erratiquement déterminée par les conditions de roulage du véhicule au moment du blocage.

Le dispositif décrit dans le document W0-A-88/07455 comprend des moyens de commande complexes, et donc coûteux, des vérins associés aux barres anti-roulis. Le dispositif est rendu encore plus coûteux par le fait qu'il exige la présence d'une source de fluide hydraulique sous pression.

En outre il ne permet pas de mettre sélectivement les barres anti-roulis hors service, comme cela serait souhaitable lorsqu'il faut amortir les efforts transmis à la caisse du véhicule par les roues de celui-ci, quand des roues d'un même essieu "recopient" une surface de roulement accidentée.

La demande de brevet français No. 91 04916 déposée le 22 avril 1991 par la demanderesse décrit un procédé et une installation de régulation des moyens anti-roulis d'un véhicule, assurant des commandes indépendantes des vérins associés aux barres anti-roulis installées à l'avant et à l'arrière du véhicule. Cette indépendance permet d'atteindre d'excellentes performances dans toutes les situations de circulation du véhicule, mais au prix d'une complexité et d'un coût qui confinent son application à des véhicules de haut de gamme.

La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif anti-roulis pour véhicule automobile, du type comprenant une barre anti-roulis et au moins un vérin installé entre une jambe de force de la suspension d'une roue du véhicule et une extrémité de la barre anti-roulis, permettant de commander automatiquement l'état du vérin de manière à obtenir soit un "débrayage" de la barre antiroulis, soit un plein effet de celle-ci par le blocage de tige du vérin dans une position prédéterminée, et donc non erratique.

La présente invention a aussi pour but de réaliser un tel dispositif qui ne fait appel a aucun apport d'énergie hydraulique, qui soit simple et de réalisation peu coûteuse de manière à trouver application dans tout véhicule automobile, y compris de bas de gamme.

On atteint ces buts de 1 invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un dispositif anti-roulis pour véhicule automobile comprenant une caisse et au moins une paire de roues latérales opposées l'une à l'autre et indépendamment suspendues de manière à être mobiles verticalement l'une par rapport à l'autre et par rapport à la caisse, ce dispositif comprenant 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.Suivant l'invention, le dispositif comprend a) un premier circuit hydraulique pour raccorder directement les deux chambres du vérin de manière que celui-ci fonctionne en amortisseur, b) un deuxième circuit hydraulique conçu pour s'ouvrir et se fermer sous la commande d'une pression de fluide développée dans une chambre du vérin de manière à permettre le retour du piston du vérin dans une position prédéterminée où il reste bloqué et c) des moyens pour commander sélectivement le raccordement des deux chambres du vérin soit par le premier circuit soit par le deuxième circuit.

Lorsque le premier circuit est mis en service, le vérin fonctionne ainsi en amortisseur ce qui supprime pratiquement tout effet de la barre anti-roulis sur la suspension du véhicule. C'est le mode de fonctionnement qui est établi lorsqu'on souhaite accroître le confort du véhicule, sur une surface de roulement accidentée par exemple.

Lorsque le deuxième circuit est mis en service, il y a un blocage de la tige du vérin puis retour progressif de cette tige, comme on le verra plus loin, à une élongation prédéterminée, la barre anti-roulis jouant alors son plein effet, lors d'un passage en courbe par exemple. Grâce à cette élongation prédéterminée du vérin, on peut contrôler précisément l'assiette du véhicule et faire virer le véhicule "à plat", ce qui procure un sentiment de sécurité aux passagers du véhicule.

Suivant un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention, le deuxième circuit hydraulique comprend deux clapets anti-retour montés en série et en opposition dans le circuit, des moyens de commande à l'ouverture de ces clapets étant raccordés au vérin de manière à être sensibles à la pression de fluide régnant dans la chambre de ce vérin qui est raccordé à ces moyens, à un instant donné.

Cet agencement très simple et donc de faible coût de réalisation, permet de ramener la tige du vérin à une position de blocage prédéterminée, de manière entièrement automatique.

D'autres caractéristiques et avantages du dispositif suivant la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel
- la figure 1 est une vue perspective d'un véhicule automobile équipé du dispositif anti-roulis suivant la présente invention,
- la figure 2 est une vue en coupe axiale du vérin formant partie du dispositif suivant l'invention, et
- les figures 3 et 4 sont des vues schématiques illustrant le fonctionnement de ce vérin, d'une part en amortisseur libre et d'autre part en amortisseur bloqué, respectivement.

Le véhicule représenté à la figure 1 comprend une caisse 1 montée sur deux paires de deux roues latérales avant 2î, 22 et arrière 23,24, par l'intermédiaire d'organes de suspension classiques à amortisseur et ressort tels que ceux repérés 31, 32 pour les roues avant 21,22, respectivement, associées aux triangles classiques 41,42, qui jouent à l'avant le rôle de groupes de tirants 43 et 44 associés aux roues arrière 23 et 24, suspendues par les organes 33 et 34, respectivement.

Comme connu des brevets précités, le véhicule comprend à l'avant et à l'arrière des barres anti-roulis 51 et 52 respectivement fixées par des brides 61,62 et 71,72 respectivement, au châssis du véhicule. On décrira dans la suite seulement le dispositif anti-roulis associé au train de roues avant, étant entendu qu'un dispositif identique est associé au train de roues arrière, quand un tel dispositif est prévu sur ce dernier.

La barre anti-roulis 51 comprend une partie centrale sensiblement droite et, au-delà des brides 61 et 62, des parties d'extrémité incurvées. Une biellette rotulée 8 est montée classiquement entre l'une de ces parties d'extrémité et une jambe de force 91 formant partie de la suspension associée à la roue avant gauche 21, par exemple. La biellette rotulée symétrique classiquement montée entre l'autre extrémité de la barre anti-roulis et la jambe de force 92 de la suspension associée à la roue avant droite 22 est remplacée, dans le dispositif suivant l'invention, par un vérin amortisseur 10 représenté en plus de détail à la figure 2. Le vérin 10 est attaché à la barre anti-roulis 5 et à la jambe de force 92 par des rotules 11,12 respectivement.

Sur la coupe de la figure 2, il apparaît que le vérin amortisseur 10 comprend une tige 13 et un corps cylindrique 14 dans lequel un piston 15 monté sur une extrémité de la tige 13 délimite deux chambres 16 et 17 remplies d'un liquide tel qu'une huile de suspension classique. Une chambre de compensation 18 est délimitée à une extrémité du vérin par un piston flottant 19, pour assurer une compensation des variations de volume de la chambre 17 dues à la présence de la tige 13 dans la chambre 16, lors des transferts de l'huile d'une chambre à l'autre comme on le verra plus loin. Classiquement, la chambre 18 contient un gaz tel que de l'azote par exemple. Classiquement encore, des joints 20,21,22 assurent l'étanchéité des chambres 16,17,18 au niveau de la tige 13 et des pistons 15 et 19, respectivement.

La capacité de déplacement du piston dans le cylindre 14 du vérin peut être commandée par une mise en communication sélective des deux chambres du vérin. Des moyens de raccordement constitués par une électrovanne 23 et une paire 24 de circuits hydrauliques sont prévus à cet effet. Sur la figure 2, il apparaît que l'électrovanne 23 est à trois voies et deux positions et comprend des clapets.

La paire de circuits hydrauliques est représentée en plus de détail sur les schémas des figures 3 et 4 où il apparaît que ces circuits comprennent un premier circuit hydraulique 25 éventuellement muni d'un étranglement 26, et un deuxième circuit hydraulique 27 comprenant deux clapets anti-retour 28,29 montés en série et en opposition dans ce circuit.

Suivant une caractéristique du dispositif selon l'invention, ces clapets sont pilotés à l'ouverture par la pression de fluide régnant dans le cylindre du vérin, au niveau d'un perçage 30 formé dans la paroi du cylindre, à une hauteur prédéterminée de celui-ci, ce perçage étant mis en communication avec la commande d'ouverture des clapets par un conduit 31.

Sur les figures 3 et 4, il apparaît que l'électrovanne 23 assure le raccordement des chambres 16 et 17 du vérin soit par le premier circuit, quand elle est dans la position représentée à la figure 3, soit par le deuxième circuit, quand elle est dans la position représentée à la figure 4, tout en obturant le circuit non connecté grâce à un clapet anti-retour prévu dans cette électrovanne.

Dans la position de la figure 3, les deux chambres communiquent par le circuit 25 dans lequel l'huile est laminée par l'étranglement 26, ce qui produit un amortissement visqueux propre à engendrer des efforts entre la barre anti-roulis et la jambe de force qui sont sensiblement proportionnels aux vitesses relatives des extrémités de cette barre et de cette jambe qui sont raccordées par le vérin. Ainsi les mouvements de roulis de la caisse sont amortis, ce qui est favorable au confort des passages du véhicule.

Dans la position de la figure 4, c'est le deuxième circuit 27 qui est établi entre les deux chambres 16 et 17.

Les clapets 28,29 sont, par construction, tarés pour s' ouvrir dès que la pression de pilotage Pp prélevée au perçage 30 dépasse une certaine fraction de la pression P d'entrée de ces clapets. A titre d'exemple, on peut choisir des clapets qui s'ouvrent quand Pp = P/2, suivant une spécification courante donnée par le constructeur de tels clapets.

Ainsi, lorsque la tige est tirée dans le sens de la flèche F par des efforts extérieurs, alors que le piston se trouve en dessous du perçage 30 de prise de la pression Pp, la pression dans la chambre 16 s'accroît alors que celle dans la chambre 17 décroît, ce qui fait apparaître rapidement à l'entrée de prise de pression une pression
Pp < P/2 assurant le blocage des clapets 28,29. Le piston 15 se bloque alors immédiatement. Si ultérieurement des efforts de direction opposée à celle de la flèche F tendent à faire rentrer la tige 13 dans le cylindre 15, la pression dans la chambre 17, et donc à l'entrée de prise de pression 30, s' accroît et quand la pression de pilotage Pp devient supérieure à P/2 il y a déblocage des clapets 28,29.Le rétablissement de la communication des chambres 16,17 qui s'ensuit permet au piston de revenir vers le perçage 30 de prise de pression pour se bloquer de nouveau au niveau de celle-ci dès qu'il outrepasse ce perçage du fait du reblocage du clapet 28,29 qui s'ensuit, suivant le mécanisme décrit ci-dessus.

Ainsi l'invention permet-elle d'assurer que le piston du vérin vient se bloquer rapidement dans une position prédéterminée, à la suite de l'application de deux efforts de sens opposés sur la tige du vérin 10, provoqués par des irrégularités de la surface de roulement. Ce blocage permet de donner son plein effet à la barre anti-roulis, dans son rôle de correcteur d'assiette, notamment lors d'un passage en courbe du véhicule.

Le fait que le piston du vérin 15 se bloque dans une position bien déterminée, et non erratique, permet de contrôler avec précision l'assiette du véhicule dans cette circonstance et donc de régler celle-ci de manière que, lors d'un passage en courbe, le conducteur bénéficie de la sécurisante impression d'un passage "à plat" de cette courbe, par exemple.

On notera que la position du perçage 30 de prise de pression dans le cylindre du vérin pourra être choisie par le concepteur du système. A titre d'exemple seulement, ce perçage pourra être prévu avantageusement à mi-hauteur de la course du piston dans le cylindre.

On revient à la figure 1 pour décrire les moyens qui commandent les électrovannes 23,23' attachées aux vérins 10,10' associés aux barres anti-roulis 51 et 52 de dispositifs suivant l'invention montés sur le train de roues avant et sur le train de roues arrière du véhicule, respectivement. Ces moyens commandent ainsi l'établissement de ces dispositifs anti-roulis dans l'un ou l'autre des deux types de fonctionnement décrits en liaison avec les figures 3 et 4. Ils comprennent des moyens électroniques de traitement de signaux captés et d'élaboration de signaux de commande des électrovannes 23,23', ces moyens étant protégés dans un boîtier 32 disposé dans le compartiment moteur du véhicule, par exemple.Des capteurs d'accélération transversale 33, d'angle de braquage et de vitesse angulaire du volant 34, de vitesse du véhicule 35 sont connectés au boîtier 32 pour lui fournir des signaux représentatifs de ces grandeurs. Des moyens de calcul à microprocesseur prévus dans le boîtier 32 sont dûment programmés pour exécuter une stratégie de commande des électrovannes 23,23', en fonction d'une situation de roulage du véhicule déterminée à l'aide de ces grandeurs et, éventuellement, du choix du conducteur entre une conduite "confortable" ou "sportive". Les électrovannes 23,23' peuvent ainsi être commandées de manière indépendante.Le calculateur prévu dans le boîtier 32 peut travailler en collaboration avec un autre calculateur spécialisé dans la commande des organes de suspension du véhicule c'est-à-dire des amortisseurs et des ressorts qui peuvent présenter une raideur variable, ce calculateur pouvant aussi opérer une correction de l'assiette du véhicule autour de l'axe de tangage de celuici.

Il apparaît maintenant que le dispositif amortisseur de roulis suivant l'invention, débrayable et automatique, monté en lieu et place d'une, ou des, biellettes classiques d'anti-roulis, présente l'avantage de constituer un moyen anti-roulis adaptatif, simple, économique et facilement intégrable à une grande partie des véhicules automobiles actuels. Il permet non seulement de diminuer l'agitation transversale de la caisse du véhicule par ses moyens propres à amortir le copiage de route pour améliorer ainsi le confort des passagers, mais aussi de réduire la prise de roulis lors de passage en courbe du véhicule.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Dispositif anti-roulis pour véhicule automobile comprenant une caisse (1) et au moins une paire (2,,22 2s,24) de roues latérales opposées l'une à l'autre et indépendamment suspendues de manière à être mobiles verticalement l'une par rapport à l'autre et par rapport à la caisse, ce dispositif comprenant une barre anti-roulis (5,,5,) et au moins un vérin (10,10') installé entre une jambe de force (92) de la suspension d'une roue (22) et une extrémité de la barre anti-roulis, caractérisé en ce qu'il comprend a) un premier circuit hydraulique (25) pour raccorder directement les deux chambres du vérin de manière que celui-ci fonctionne en amortisseur, b) un deuxième circuit hydraulique (27) conçu pour s'ouvrir ou se fermer sous la commande d'une pression de fluide développée dans une chambre du vérin (10) de manière à permettre le retour du piston (15) du vérin (10) dans une position prédéterminée où il reste bloqué et c) des moyens (23,32,33,34,35) pour commander sélectivement le raccordement desdeux chambres du vérin soit par le premier circuit (25) soit par le deuxième circuit (27).

2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième circuit hydraulique (27) comprend deux clapets anti-retour (28,29) montés en série et en opposition dans le circuit, et en ce que des moyens (30,31) de pilotage à l'ouverture de ces clapets sont raccordés au vérin de manière à être sensibles à la pression de fluide régnant dans la chambre de ce vérin qui est raccordée à ces moyens, à un instant donné.

3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de pilotage sont raccordés au vérin par un perçage (30) traversant la paroi (14) du cylindre du vérin, à une hauteur prédéterminée de ce cylindre correspondant à une position finale de blocage du piston du vérin, quand le deuxième circuit hydraulique (27) raccorde les deux chambres du vérin.

4. Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que ledit perçage (30) est formé environ à mi-hauteur de la course du vérin dans le cylindre.

5. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de commande (23,32,33,34,35) comprennent une électrovanne (23,23') à trois voies qui, dans une première position, raccorde les deux chambres (16,17) du vérin par le premier circuit (25) et obture le deuxième circuit (27) et, dans une deuxième position, raccorde les deux chambres (16,17) par le deuxième circuit (27) en obturant le premier (25).

6. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent en outre un calculateur numérique (32) programmé pour commander l'électrovanne en fonction d'une ou plusieurs grandeurs prises parmi l'accélération transversale du véhicule, l'angle de braquage et la vitesse angulaire du volant de direction du véhicule, la vitesse du véhicule.

7. Véhicule automobile équipé d'un dispositif antiroulis conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.