FR2787066A1

FR2787066A1 - Systeme de suspension actif pour vehicules

Info

Publication number: FR2787066A1
Application number: FR9914984A
Authority: FR
Inventors: Ralph Streiter
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2000-06-16
Anticipated expiration: 2019-11-29
Also published as: FR2787066B1; US6249728B1; DE19855310A1; IT1308020B1; ITRM990726A1; DE19855310C2; ITRM990726A0

Abstract

L'invention concerne un système de suspension actif pour véhicules, en particulier des véhicules automobiles, comportant des groupes d'appui actifs, disposés entre la carrosserie du véhicule et les roues du véhicule, groupes constitués chacun d'un ressort passif ainsi que d'un organe de réglage à possibilité de réglage de course, branché en série par rapport au ressort passif. Ces groupes sont commandés en outre en fonction des accélérations imposées à la carrosserie, les composantes basse fréquence et haute fréquence des accélérations de la carrosserie étant prises en compte différemment. On peut obtenir de ce fait que le véhicule suive de façon relativement directe le profil de la trajectoire de roulage, tout en offrant un bon confort.

Description

I L'invention concerne un système de suspension actif pour des véhicules,

en particulier des véhicules automobiles, comportant des groupes d'appui, disposés entre la carrosserie du véhicule et les roues du véhicule, groupes qui présentent chacun un organe de réglage actif, à possibilité de réglage de course, et un ressort passif, monté en série par rapport à celui-ci, et avec une commande automatique des organes de réglage, un capteur de déplacement, prévu pour générer un signal corrélé à la position en course du groupe d'appui, étant associé à chaque groupe d'appui, et un

dispositif capteur, prévu pour générer des signaux corrélés aux accélé-

rations de la carrosserie, étant associé à la carrosserie du véhicule, et les signaux de réglage servant à la commande des organes de réglage présentant une composante de signal générée par les signaux du dispositif

capteur précité.

Le DE 40 26 790 C1 représente un système de suspension placé

sous la commande d'un ordinateur et destiné à des véhicules automobiles.

Une action de commande, dépendant de la fréquence des courses de suspension, est alors effectuée de manière qu'un amortissement amplifié des mouvements de la carrosserie se produise pour une fréquence

caractéristique d'une résonance de la carrosserie.

Par le DE 39 32 476 Al on connaît un système de suspension qui

présente des groupes à fonctions ressort et d'appui, de nature hydro-

pneumatique, pour lesquels les ressorts passifs sont constitués par un accumulateur de force élastique, de nature pneumatique. Cet accumulateur de force élastique est relié de façon hydraulique à une enceinte de travail

de piston d'un groupe à piston et cylindre, disposé entre la masse suspen-

due et la masse non suspendue, la "tringlerie hydraulique" constituée par la liaison hydraulique pouvant être allongée ou raccourcie par apport ou évacuation de milieu hydraulique. Les signaux de réglage destinés aux organes de réglage comprennent en outre des composantes qui sont

déterminées par l'accélération longitudinale et transversale de la carros-

serie, ainsi que d'autres composantes qui dépendent de la valeur de la course effectuée par la masse non suspendue, par rapport à la masse

suspendue, ainsi que de l'accélération verticale de la masse suspendue.

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Selon le EP 0 395 114 A1, pour un système de suspension hydro-

pneumatique, il est prévu de commander les groupes de suspension dans le sens d'une compensation du roulis ou du tangage, les mouvements de tangage ou de roulis de la carrosserie, ou les efforts menant à des mouvements correspondant de la carrosserie, étant appréhendés par des capteurs situés côté carrosserie, appréhendant l'accélération longitudinale et transversale. Le DE 42 31 641 AI ainsi que le DE 44 14 022 Al décrivent des systèmes de suspension actifs, pour lesquels un ressort mécanique passif est monté en série vis-à-vis d'un groupe de réglage hydraulique, c'est-à-dire que la "tringlerie hydraulique" est combinée, d'après ce document, avec un

ressort mécanique.

Selon le DE 196 15 737 Ai, pour un système de suspension actif

d'un véhicule automobile, les accélérations de la carrosserie sont appréhen-

dées afin de déterminer à partir de celles-ci une valeur quantitative de la déformation des pneumatiques. De cette manière, on peut déterminer une indication quantitative relativement précise de la garde au sol de la carrosserie, en prenant en compte, d'une part, les espacements entre la carrosserie et les roues du véhicule et d'autre part, les états d'élasticité ou de raideur des pneumatiques. En résultat, on peut utiliser une valeur réaliste de l'espacement ou garde au sol à titre de grandeur de réglage lors

de la régulation du système de suspension.

Au reste, il est connu par exemple par le DE 43 03 160 A1, pour des véhicules, de disposer entre la carrosserie et la roue respectivement uniquement un générateur de force actif, sans ressort passif branché en série vis-à-vis de lui, et d'effectuer la commande en fonction de paramètres

à surveiller, au moyen d'une comparaison valeur théorique-valeur réelle.

Dans de tels systèmes, il faut que la capacité de réaction des générateurs

de force ainsi que des boucles de réglage soit extraordinairement élevée.

Autrement, on obtiendrait un comportement de suspension inconfortable.

Le but de l'invention est à présent de créer un système de suspension actif pour lequel on réagit de manière particulière aux

accélérations imposées à la carrosserie.

Ce problème est résolu selon l'invention par le fait qu'une compo-

sante de signal, provoquée par le dispositif capteur pour les accélérations imposées à la carrosserie, provoque, pour des composantes à haute fréquence des accélérations verticales de la carrosserie, dépassant une valeur limite, un réglage des organes de réglage ayant pour effet de diminuer la mise en accélération respective et, pour les composantes basse fréquence de l'accélération de la carrosserie, inférieures à la même valeur limite ou à une autre, provoque un réglage des organes de réglage de

valeur diminuée, allant en disparaissant et/ou un réglage opposé.

L'invention repose sur l'idée générale de traiter les accélérations de la carrosserie en prenant en compte leur spectre de fréquence. On prend alors en considération le fait que les composantes à haute fréquence des accélérations de la carrosserie sont provoquées pour une partie notable par les inégalités de la piste de roulage, avec une courte longueur d'onde spatiale, tandis qu'on présume que les composantes à très basse fréquence des accélérations de la carrosserie sont provoquées par les contours de la piste de roulage à très grande longueur d'onde spatiale ou bien par des courbes de la piste de roulage, des inclinaisons latérales du véhicule dont la zone des courbes et analogues. Grâce à la prise en compte, en fonction de la fréquence, des accélérations imposées à la carrosserie on peut, d'une part, obtenir un bon confort par le fait que, pour des mouvements à haute fréquence de la carrosserie, on peut assurer une déformabilité, mettant l'accent sur le confort, de la suspension. D'autre part, on assure grâce à l'invention un traitement sûr du véhicule du fait que les mouvements de carrosserie, provoqués par des contours à ondes longues de la piste de roulage, ne sont pas atténués ou bien le sont seulement de façon diminuée, si bien que la carrosserie du véhicule peut respecter de façon relativement stable une position de consigne prédéterminée par rapport à un contour

moyen de la piste de roulage.

Au reste, selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention, en prenant en compte les accélérations de la carrosserie pour les signaux de réglage des groupes de réglage, on détermine également

une composante de signal qui est corrélée à l'état de l'élasticité des pneu-

matiques. Si la charge utile d'un véhicule reste immobile par rapport à la

- 11-:

carrosserie pendant le roulage et que la masse inerte des roues du véhicules ainsi que des suspensions du véhicule est faible par rapport à la masse de la carrosserie du véhicule, les accélérations de la carrosserie sont majoritairement déterminées par les efforts agissant entre la voie de roulage et la carrosserie, efforts qui sont transmis par les roues et, ainsi, l'élasticité des pneumatiques et qui déterminent de manière correspondante également - au moins en grande partie - I'état des élasticités manifestées

par les pneumatiques.

Au reste, eu égard aux caractéristiques préférées de l'invention, il

est renvoyé à la description ci-après du dessin, faite à l'aide des modes de

réalisation appropriés de l'invention.

Dans le dessin: la Figure 1 représente une illustration de principe fortement schématisée d'un groupe d'appui, la Figure 2 représente une illustration schématisée d'un véhicule équipé d'un système de suspension selon l'invention, et

la Figure 3 représente un schéma à blocs de la commande auto-

matique des organes de réglage, à possibilité de réglage de la course, des

groupes d'appui.

Selon la Figure 1, entre une roue 1 et la carrosserie 2 d'un véhicule est disposé un groupe d'appui 3 qui présente respectivement un ressort passif 4 ainsi qu'un groupe hydraulique 5, branché en série de celui-ci. Au moyen du groupe hydraulique 5, le contre-appui, situé côté carrosserie, des

ressorts 4 peut être réglé verticalement par rapport à la carrosserie 2.

Un amortisseur 6 est disposé parallèlement au ressort 4. Celui-ci est

prévu, selon la Figure 1, entre la roue 1 et la carrosserie 2. Fondamentale-

ment, il est cependant également possible de disposer cet amortisseur 6

entre la roue 1 et le groupe hydraulique 5, parallèlement au ressort 4.

L'agencement, représenté sur la Figure 1, de l'amortisseur 6 offre la possi-

bilité d'avoir un amortisseur 6 de plus grande longueur. En cas d'agence-

ment de l'amortisseur 6 entre la roue 1 et le groupe hydraulique 5, il est avantageux que le groupe hydraulique 5 ne doive pas travailler face à la

résistance de l'amortisseur 6 lors d'un réglage.

--t- - - _

Le groupe hydraulique est relié, d'une façon pouvant être comman-

dée, à une source de pression hydraulique 8, par l'intermédiaire d'un agen-

cement à soupape de commande 7.

Il peut alors s'agir par exemple d'un accumulateur de pression qui est régulièrement rechargé au moyen d'une pompe non représentée. L'agencement à soupape de commande 7 est actionné, d'une manière allant être présentée ci-dessous plus en détail, au moyen d'un circuit de

régulation 10 de nature électronique.

Selon la Figure 2, à chaque roue 1 ou à chaque groupe d'appui 3 est associé un capteur de déplacement 11 dont le signal est corrélé à l'espace-ment qu'il y a entre la roue 1 respective et la carrosserie 2. Les capteurs de déplacement 11 peuvent être réalisés de manière quelconque du point de vue de leur construction. Par exemple, on peut prévoir des capteurs de course qui appréhendent directement l'espacement entre le centre de la roue 1 et la carrosserie 2. Au lieu de ceux-ci, on peut également prévoir des capteurs angulaires qui, par exemple, appréhendent l'angle de pivotement d'un bras articulé, servant au guidage de la roue, par rapport à la carrosse-rie 2. La valeur d'un tel angle de pivotement constitue

une indication quantitative de l'espacement entre la roue 1 et la carrosserie 2.

Sur la carrosserie 2 du véhicule sont prévus plusieurs capteurs d'accélération 12 au moyen desquels les accélérations verticales côté carrosserie peuvent être appréhendées. Ainsi, le circuit de régulation 10 peut déterminer les mouvements de course, accélérés, de la carrosserie du véhicule et, le cas échéant également, les mouvements de roulis ou de tangage accélérés, c'est-à-dire les mouvements de rotation de la carrosserie 2 du véhicule autour de son axe transversal ou longitudinal. En plus, des

capteurs 13 et 14 peuvent directement enregistrer des accélérations longi-

tudinales et transversales de la carrosserie 2 du véhicule.

En résultat, les signaux des accélérations de la carrosserie, dans la direction longitudinale, transversale et verticale, ainsi que les signaux des mouvements de rotation accélérée concernant l'axe longitudinal, transversal

et vertical, sont mis à disposition.

Selon la Figure 3, les signaux des capteurs 12, appréhendant l'accé-

lération verticale de la carrosserie 2 du véhicule, sont traités par une unité il U de circuit 15, de manière que, côté sortie de cette unité 15, on ait des signaux concernant l'accélération de la course, I'accélération de roulis, ainsi que l'accélération de tangage de la carrosserie 2. Ces signaux sont amenés, d'une part, à un amplificateur 16 et, d'autre part, à un filtre passe-bas 17 lui étant disposé parallèlement. L'amplificateur 16 travaille alors avec une

sortie inversée, de manière que les signaux de sortie, issus de l'ampli-

ficateur 16 et du filtre passe-bas 17, soient combinés ensemble par un

circuit sommateur 18 branché en aval, ceci dans le sens d'une soustraction.

Si l'on est en présence d'une accélération en montée de la carrosserie, les signaux de sortie de l'amplificateur 16 représentent des ordres destinés à allonger l'un ou plusieurs des groupes hydrauliques 5. En résultat, les signaux de commande précités peuvent être compris comme étant des ordres de commande visant à diminuer ou à amortir les

accélérations verticales, côté carrosserie.

Les signaux de sortie du filtre passe-bas 17 constituent des ordres inverses des signaux de sortie de l'amplificateur 16, ordres qui ne sont produits en tout cas, du fait de l'effet passe-bas du fltre 17, que pour les

composantes à basse fréquence de l'accélération de la carrosserie.

Lorsque les signaux de sortie venant de l'amplificateur et du filtre passe-bas 17 sont combinés ensemble dans le circuit sommateur 18, on obtient donc, côté sortie du circuit sommateur 18, des composantes de signaux modulées en fonction de la fréquence, avec comme résultat que

l'on peut avoir un amortissement dépendant de la fréquence, correspon-

dant, des accélérations verticales de la carrosserie. On détermine alors, au

moyen des éléments 16, 17 et 18 à partir de quelle fréquence les accéléra-

tions verticales de la carrosserie sont prises en compte ou jouent un rôle

accru lors de la régulation des groupes de réglage 5.

Les signaux de sortie de l'unité de circuit 15 sont amenés en outre à un circuit sommateur 19 auquel également sont amenés les signaux des dispositifs capteurs 13 et 14 concernant l'accélération transversale et longitudinale de la carrosserie du véhicule. Du côté sortie du circuit sommateur 19, on a ainsi des signaux qui reflètent les efforts extérieurs agissant sur la carrosserie 2, tant que l'on peut négliger les mouvements effectués par la charge utile ou bien les passagers du véhicule, lors du

l F -

roulage. Ces efforts extérieurs doivent être actifs pratiquement complètement sur les roues 1 en cas d'un véhicule routier et mènent à un écrasement

analogue de la suspension ou à une contrainte exercée sur les pneuma-

tiques ou les éléments élastiques de bandage 1' des roues 1.

Les signaux de sortie du circuit sommateur 19 peuvent à présent être transformés, au moyen d'une unité de circuit 20, en des signaux qui restituent l'état d'écrasement élastique des ressorts constitués par les

pneumatiques 1'.

Ces signaux sont amenés à un circuit sommateur 21 et y sont combinés avec les signaux du capteur de déplacement 11 de manière que l'on ait, côté sortie, des signaux qui sont en corrélation avec les espacements au sol de la carrosserie 2 sur les roues 1 respectives. Dans leur globalité, ces signaux constituent donc une information concernant la

position de la carrosserie 2 du véhicule par rapport à la piste de roulage.

Ces signaux sont transformés dans l'unité de circuit 22 de manière à fournir côté sortie des signaux qui sont couplés à la valeur réelle de l'espacement moyen au sol de la carrosserie 2 du véhicule, à la valeur réelle de l'angle de roulis, ainsi qu'à la valeur réelle de l'angle de tangage de la carrosserie 2 du véhicule. Les signaux précités sont à présents amenés à un circuit sommateur 23 qui reçoit depuis les capteurs de valeur de consigne 24 des signaux de valeur de consigne concernant l'espacement au sol moyen ainsi que l'angle de tangage et l'angle de roulis de la carrosserie 2 et

effectue une comparaison théorique-réelle.

Le circuit sommateur 23 génère ainsi des signaux, côté sortie, qui représente les écarts théorique-réel de la position réelle de la carrosserie 2

du véhicule par rapport à sa position théorique.

Les signaux de sortie du circuit sommateur 23 sont traités alors

dans une unité de circuit 25, dans le sens d'une régulation proportionnelle-

intégrale. Les signaux de sortie de l'unité de circuit 25 sont combinés, dans le circuit sommateur 18, aux signaux de sortie de l'amplificateur 16 ainsi que du filtre passe-bas 17, si bien que, du côté sortie du circuit sommateur 18,

on fournisse une globalité de signal qui comprenne, d'une part, les contre-

dispositions souhaitées face aux mouvements de la carrosserie par rapport

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à un système de référence fixe par rapport au sol, ainsi que, d'autre part, des contre-dispositions permettant de compenser des accélérations de la carrosserie. Les signaux de sortie du circuit sommateur 18 peuvent passer dans un filtre passe-bas 26 pour éviter que des vibrations de la carrosserie, provoquées par des vibrations du moteur ou bien à des balourds des roues 1 ou analogues, soient prises en compte de la génération des signaux de

réglage pour les agencements à soupape de commande 7.

Derrière le filtre passe-bas 26 est disposé de préférence un autre circuit sommateur 27 auquel sont amenés, en plus des signaux de sortie du filtre passe-bas 26, les signaux de sortie d'un dispositif différenciateur 28 qui reçoit, côté entrée, les signaux de sortie du circuit sommateur 19. De manière correspondante, les signaux de sortie du dispositif différenciateur 18 représente la variation des signaux corrélés aux efforts et aux moments

extérieurs agissant sur la carrosserie 2.

Les signaux de sortie du circuit sommateur 27 contiennent de

manière correspondante des composantes de signaux qui sont prédéter-

minées par des vitesses de déplacement de la carrosserie 2. En outre, les signaux de sortie du circuit sommateur 27 comprennent des composantes de signaux qui sont déterminées par les moments et les efforts extérieurs agissant sur la carrosserie. Enfin, il y a des composantes des signaux qui sont prédéterminées par l'écart entre la position réelle de la carrosserie et le

sol, par rapport à une position de consigne ou théorique correspondante.

Ces signaux sont à présents amenés à un étage final 29 et sont convertis dans celui-ci en des courants de commande électriques pour les

éléments de réglage magnétiques des agencements à soupape de com-

mande 7 des roues 1 du véhicule.

Le cas échéant, il peut être prévu de commander les mouvements de réglage des groupes hydrauliques 5 de façon différente, dans le but d'obtenir une compensation des mouvements de roulis de la carrosserie 2

sur les roues avant et arrière du véhicule.

De préférence, I'unité de circuit 22 génère également des signaux qui sont corrélés aux espacements au sol de la carrosserie 2, sur des roues 1 situées de façon diagonalement opposées (par exemple la roue avant droite et la roue arrière gauche). Ces signaux constituent une information sur l'ampleur et la direction de la déformation ou gauchissement de la carrosserie 2. Ces signaux sont ensuite pris en compte par l'étage final 29 lors de la compensation de roulis, c'est-à- dire lorsque les groupes de réglage 5 sont commandés pour compenser les mouvements de rotation de

la carrosserie 2 autour de son axe longitudinal.

Le cas échéant, lors de la compensation de roulis, I'étage final 29 peut commander les groupes de réglage 5 de manière que les efforts d'appui prévus pour compenser le roulis soient répartis - de préférence en fonction de paramètres - d'une manière pouvant être prédéterminée, sur

les roues avant et arrière du véhicule.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système de suspension actif pour des véhicules, en particulier des véhicules automobiles, comportant des groupes d'appui, disposés entre la carrosserie du véhicule et les roues du véhicule, groupes qui présentent chacun un organe de réglage actif, à possibilité de réglage de course, et un ressort passif, monté en série par rapport à celui-ci, et avec une commande automatique des organes de réglage, un capteur de déplacement, prévu pour générer un signal corrélé à la position en course du groupe d'appui, étant associé à chaque groupe d'appui, et un dispositif capteur, prévu pour générer des signaux corrélés au moins aux accélérations verticales de la carrosserie, étant associé à la carrosserie du véhicule, et les signaux de réglage servant à la commande des organes de réglage présentant une composante de signal générée par les signaux du dispositif capteur précité, caractérisé en ce que cette composante de signal provoque, pour les composants de haute fréquence de l'accélération verticale de la carrosserie, d'une valeur supérieure à une fréquence limite, un réglage des organes de réglage (5) ayant pour effet de diminuer la mise en accélération respective et, pour les composantes basse fréquence de l'accélération de carrosserie, un réglage des organes de réglage (5) de valeur diminuée, allant en

disparaissant et/ou un réglage opposé.

2. Système de suspension selon la revendication 1, caractérisé en

ce que les signaux qui restituent des accélérations, en particulier des accé-

lérations verticales, de la carrosserie (2), sont amenés à un amplificateur

(16) ainsi qu'à un filtre passe-bas (17), branché en parallèle de l'ampli-

ficateur, et les signaux de sortie issus de l'amplificateur (16) et du filtre

passe-bas (17) sont couplés ensemble de façon soustractive.

3. Système de suspension selon l'une des revendications 1 à 2,

caractérisé en ce que l'amplificateur (16) et le filtre passe-bas (17) présen-

tent des facteurs d'amplification identiques.

4. Système de suspension selon l'une des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que l'amplificateur (16) présente un facteur d'amplification

supérieur à celui-ci du filtre passe-bas (17).

I 1 I - -

il

5. Système de suspension selon l'une des revendications 1 ou 4,

inférieur à celui du filtre passe-bas (17).