FR3015371A1

FR3015371A1 - Suspension hydropneumatique pour vehicule automobile comportant un verin a double effet relie a deux accumulateurs de pression

Info

Publication number: FR3015371A1
Application number: FR1363092A
Authority: FR
Inventors: Vincent Hernette; Aurore Leteve; Xavier Moreau
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Peugeot Citroen Automobiles SA; Universite des Sciences et Tech (Bordeaux 1)
Current assignee: UNIVERSITE BORDEAUX 1, FR; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; PSA Automobiles SA
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-06-26
Anticipated expiration: 2033-12-19
Also published as: FR3015371B1

Abstract

Suspension hydropneumatique pour un véhicule automobile, comportant un vérin à double effet (8) prévu pour être relié d'une part à la caisse du véhicule (10) et d'autre part à un élément de la suspension lié à une masse non suspendue (2), chacune des chambres du vérin étant reliée par un circuit hydraulique (20, 26) à un accumulateur de pression (24, 28), caractérisée en ce qu'elle comporte une liaison entre les deux circuits hydrauliques permettant le passage du fluide dans les deux sens, comportant un amortisseur intermédiaire (18) freinant ce passage.

Description

SUSPENSION HYDROPNEUMATIQUE POUR VEHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT UN VERIN A DOUBLE EFFET RELIE A DEUX ACCUMULATEURS DE PRESSION pool La présente invention concerne une suspension hydropneumatique pour un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'une telle suspension. [0002] Un type de suspension pour véhicule automobile connu, comporte un vérin à simple effet disposant d'un piston lié à un élément de la suspension, qui comprime un fluide en l'envoyant dans un accumulateur de pression à gaz constituant le ressort. L'entrée dans cet accumulateur comporte un moyen de restriction du passage du fluide, constituant un amortisseur freinant le mouvement de la suspension afin de réaliser l'amortissement de ses oscillations. [0003] En variante le vérin peut être à double effet, les deux chambres étant reliées, ce vérin se comportant comme un vérin à simple effet refoulant le fluide dans le circuit hydraulique grâce à la différence de section entre les deux chambres causée par la tige du vérin traversant une de ces chambres. [0004] Ce type de suspension apporte certaines qualités concernant le confort, en isolant en particulier la caisse du véhicule des irrégularités de la route, ainsi que des qualités de tenue de route en maîtrisant le rebond du pneumatique sur la route afin de préserver son adhérence. Cependant il faut toujours prévoir un compromis entre le confort donné par une suspension plus souple et un amortissement faible, et la tenue de route nécessitant des paramètres différents. [0005] En variante, un type de suspension connu, présenté notamment par le document DE-A1-102009023419, comporte un vérin à double effet comprenant chaque chambre hydraulique qui est reliée par une soupape de limitation de pression à un accumulateur de pression. Ce dispositif actif permet de contrôler la hauteur de la suspension de chaque roue, pour l'adapter en particulier dans les virages en compensant la hauteur de chaque côté du véhicule afin de limiter le roulis de la caisse. [0006] Un autre type de suspension connu, présenté notamment par le document WO-A1-2011154026, comporte de la même manière un vérin à double effet comprenant chaque chambre reliée à un accumulateur de pression. De plus une pompe hydraulique entraînée par un moteur réalise des échanges de fluides entre les deux circuits séparés reliés à ces deux chambres, afin de modifier aussi la hauteur de la suspension de chaque roue. Dans le cas présent les accumulateurs sont utilisés comme stockeur d'énergie, la pompe réversible pouvant fournir ou prélever de l'énergie à la suspension. [0007] Toutefois ces suspensions ont pour but de modifier de manière active la hauteur de la suspension, et ne participent pas spécifiquement à l'amélioration du compromis entre le confort et la tenue de route. [000s] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. [0009] Elle propose à cet effet une suspension hydropneumatique pour un véhicule automobile, comportant un vérin à double effet prévu pour être relié d'une part à la caisse du véhicule et d'autre part à un élément de la suspension lié à une masse non suspendue, chacune des chambres du vérin étant reliée par un circuit hydraulique à un accumulateur de pression, caractérisée en ce qu'elle comporte une liaison entre les deux circuits hydrauliques permettant le passage du fluide dans les deux sens, comportant un amortisseur intermédiaire freinant ce passage. [0010] Un avantage de cette suspension hydropneumatique est que de manière simple, sans nécessiter de dispositif de contrôle électronique, on obtient une suspension apportant à la fois une bonne souplesse, et un haut niveau d'amortissement des mouvements de la caisse du véhicule ainsi que des masses non suspendues. On obtient ainsi un confort élevé, et une bonne tenue de route grâce à l'absence de rebond de la roue qui maintient son contact sur la route. [0011] La suspension hydropneumatique selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0012] Avantageusement, la suspension comporte un amortisseur freinant le débit disposé à l'entrée du premier accumulateur de pression qui est chargé quand la suspension est enfoncée. [0013] Avantageusement, la suspension comporte la plage de rapport suivante entre l'amortissement de l'amortisseur intermédiaire de valeur r, et celui de l'amortisseur disposé à l'entrée du premier accumulateur de pression de valeur R2 : 2 < r/R2 < 50. [0014] En particulier, le deuxième circuit hydraulique reliant la chambre du vérin qui est déchargée quand la suspension est enfoncée, au deuxième accumulateur de pression, peut comporter un passage direct qui n'est pas freiné. [0015] En variante la suspension peut comporter un amortisseur freinant le débit disposé à l'entrée du deuxième accumulateur de pression. [0016] Avantageusement, la suspension comporte la plage de rapport suivante entre le premier accumulateur de pression comportant une capacité C2 et le deuxième comportant une capacité CO : 10 < C2/C0 < 100. [0017] L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile disposant d'une suspension hydropneumatique sur au moins un train roulant, caractérisé en ce que cette suspension est réalisée selon l'une quelconque des revendications précédentes. [0018] 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, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'une suspension hydropneumatique selon l'art antérieur, pour une roue d'un véhicule automobile ; - la figure 2 est un schéma d'une suspension hydropneumatique selon l'invention ; - la figure 3 est un graphique présentant une modélisation de la suspension selon l'invention ; - la figure 4 présente en fonction du temps pour successivement la suspension selon l'art antérieur et celle selon l'invention, les déplacements de la caisse et de la roue après une sollicitation de la route ; et - la figure 5 présente de la même manière la dérivée de l'accélération des déplacements de la caisse et de la roue pour cette sollicitation, comprenant une vue agrandie des premiers instants. [0019] La figure 1 présente une masse non suspendue 2 liée à la roue du véhicule disposant d'un pneumatique 4 de raideur verticale k1, qui est relié par un élément de suspension au piston 6 d'un vérin hydraulique 8. Cette masse non suspendue 2 représente une masse totale m1. [0020] La caisse du véhicule 10 comportant une masse m2 prise en charge par la suspension de cette roue, soit la moitié de la charge s'appliquant sur l'essieu concerné par cette suspension, est liée au corps du vérin 8. [0021] La chambre hydraulique du vérin 8 est reliée par un circuit hydraulique comportant un amortisseur 12 formant une restriction de passage de valeur R2, à un accumulateur de pression à gaz 14 formant un ressort disposant d'une capacité C2. [0022] Les déplacements verticaux des différents éléments, variables en fonction du temps, sont indiqués par les flèches v0(t) pour la route, v1(t) pour la roue, et v2(t) pour la caisse du véhicule. [0023] La figure 2 présente une suspension comportant de manière similaire un vérin hydraulique 8 relié à l'élément de suspension et à la caisse du véhicule 10, qui est à double effet, comprenant deux chambres 12, 14 séparées par le piston 6. [0024] La chambre supérieure 12 disposée à l'opposé de la tige du piston 6, qui est chargée quand la suspension est enfoncée, est reliée par un premier circuit hydraulique 20 à un premier accumulateur de pression 24 de capacité C2, en passant par un premier amortisseur 22 de valeur R2 qui se trouve à l'entrée de cet accumulateur. [0025] La chambre inférieure 14 qui est déchargée quand la suspension est enfoncée, traversée par la tige du piston et disposant d'une section réduite, est reliée par un deuxième circuit hydraulique 26 à un deuxième accumulateur de pression 28 de capacité CO, en passant par un deuxième amortisseur 16 de valeur R1. On a pris pour les calculs suivant la valeur particulière du deuxième amortisseur 16 qui est R=0, ne donnant pas de freinage du fluide. [0026] On a de plus une liaison entre les deux circuits hydrauliques 20, 26 permettant le passage du fluide dans les deux sens entre les deux chambres du vérin 12, 14, sans passer par les amortisseurs 16, 22, comportant un amortisseur intermédiaire 18 freinant ce passage qui a pour valeur r. [0027] Les différents débits dans les circuits hydrauliques, variables en fonction du temps, ont pour valeur q2(t) en sortie de la chambre supérieure du vérin 12, qR2(t) en entrée du premier accumulateur de pression 24, q1(t) en sortie de la chambre inférieure du vérin 14, q0(t) en entrée du deuxième accumulateur de pression 28, et q(t) dans l'amortisseur intermédiaire 18. [0028] La figure 3 présente en partie inférieure un premier bloc 30 représentant les calculs pour la masse non suspendue 2 et le pneumatique de la roue 4, en partie supérieure un deuxième bloc 32 représentant les calculs pour la masse suspendue de la caisse du véhicule 10, et entre les deux un troisième bloc 34 représentant les calculs pour la suspension. [0029] Le troisième bloc de suspension 34 comporte en sortie un premier comparateur 36 qui envoie une variable fs(t) à un deuxième comparateur 38 disposé en entrée du premier bloc de masse non suspendue 30, recevant aussi la valeur 40 de cette masse non suspendue m1g. [0030] La variable fs(t) est aussi envoyée à un troisième comparateur 50 20 recevant de plus la valeur 52 de la masse suspendue m2g, ainsi que la valeur 54 des forces extérieures s'appliquant sur cette masse f0(t), pour délivrer une variable au bloc de masse suspendue 32. [0031] Le bloc de masse suspendue 32 comporte en sortie un quatrième comparateur 58 qui reçoit de plus la valeur 56 de la vitesse verticale de cette 25 masse suspendue au départ du cycle v2(0), pour délivrer une variable à un cinquième comparateur 60. [0032] Une variable 42 fournie par le premier bloc de masse non suspendue 30, est délivrée au cinquième comparateur 60, ainsi qu'à un sixième comparateur 44 recevant de plus l'information 46 de la vitesse verticale de la route v0(t) dépendant du profil de déformation de cette route ainsi que de la vitesse du véhicule. [0033] Le cinquième comparateur 60 délivre une variable 62 au deuxième bloc de suspension 34. Le sixième comparateur 44 délivre une variable 48 au premier bloc de masse non suspendue 30. [0034] On peut ainsi en fixant les différents paramètres du véhicule, le profil de déformation de la route ainsi que les conditions de départ du cycle, étudier facilement l'évolution au cours de ce cycle des différents déplacements de la caisse et de la masse non suspendue, ainsi que les dérivés de ces déplacements. On peut alors en retour modifier les paramètres de la suspension pour faire sa mise au point, et obtenir le meilleur compromis entre le confort et la tenue de route. [0035] Le graphique à gauche de la figure 4 présente pour une suspension selon l'art antérieur, en fonction du temps exprimé en secondes, le déplacement vertical de la masse non suspendue 70 ainsi que celui de la masse suspendue 72 en réponse à une irrégularité de la route formant un échelon de lcm déclenché au temps t=0s. Les déplacements verticaux sont exprimés en centimètres. [0036] On constate une forte oscillation de la masse non suspendue 70 pendant les premiers dixièmes de seconde, comportant une amplitude de plusieurs centimètres, ainsi qu'une forte oscillation de la masse suspendue 72 pendant plusieurs secondes, qui est aussi de plusieurs centimètres. Ces deux oscillations prennent fin après une montée des deux masses égale à 1cm, correspondant à l'échelon formé par la route. [0037] Le graphique à droite de la figure 4 présente les mêmes déplacements pour la suspension selon l'invention, avec un véhicule similaire et pour le même cycle de roulage. [0038] On constate une montée immédiate de la masse non suspendue 74 qui atteint une hauteur de 1.2cm, puis une descente progressive avec des infimes oscillations pour atteindre avant 0.5s la montée égale à 1 cm. On constate aussi une montée progressive de la masse suspendue 76 sans aucune oscillation, qui atteint rapidement à 0.5s la montée égale à 1 cm. [0039] On a ainsi avec la suspension selon l'invention une absence quasi- totale d'oscillation aussi bien sur les masses suspendues que les masses non suspendues, procurant une très bonne tenue de route par l'absence de rebond du pneumatique sur la route, qui peut maintenir en permanence sa pression sur cette route. [0040] La figure 5 présente les valeurs correspondantes de la dérivée de l'accélération verticale des masses non suspendues 80, 84 et suspendues 82, 86, appelée aussi « Jerk », qui sont présentées avec la même échelle de temps que précédemment dans les grands cadres, et avec une échelle de temps agrandie dans les petits cadres intérieurs. Les valeurs données sur l'axe vertical représentant la dérivée de l'accélération, sont à multiplier par 105. [0041] Pour la suspension selon l'art antérieur on constate une forte oscillation de la dérivée pour la masse non suspendue 80 et une faible oscillation pour la dérivée de la masse suspendue 82, pendant environ 0.5s. [0042] Pour la suspension selon l'invention on constate une oscillation nettement moins forte de la dérivée pour la masse non suspendue 84, ainsi qu'une oscillation un peu plus forte pour la dérivée de la masse suspendue 86, pendant un temps réduit d'environ 0.1s. [0043] Par ailleurs on notera que ces études ont permis de préciser les valeurs suivantes concernant une optimisation de la suspension selon l'invention : - plage de rapport entre l'amortissement intermédiaire 18 et celui du premier accumulateur de pression 22 : 2 < r/R2 < 50 - plage de rapport entre la capacité du premier accumulateur de pression 24 et celle du deuxième accumulateur 28 : 10 < C2/C0 < 100 [0044] En variante, le vérin à double effets 8 peut être monté dans l'autre sens, avec un corps fixé à l'élément de suspension lié à la masse non suspendue 2, et une tige liée à la masse suspendue 10. On a alors des écarts de section qui sont inversés entre les deux chambres hydrauliques, qu'il faut prendre en compte dans la modélisation. [0045] D'une manière générale avec cette nouvelle suspension on améliore la prestation confort en maîtrisant mieux les mouvements de la caisse générés par les obstacles du revêtement de la route, tout en préservant l'adhérence des roues, ce qui est difficile à réaliser avec les solutions connues. Le compromis est nettement amélioré.20

Claims

REVENDICATIONS1 - Suspension hydropneumatique pour un véhicule automobile, comportant un vérin à double effet (8) prévu pour être relié d'une part à la caisse du véhicule (10) et d'autre part à un élément de la suspension lié à une masse non suspendue (2), chacune des chambres (12, 14) du vérin étant reliée par un circuit hydraulique (20, 26) à un accumulateur de pression (24, 28), caractérisée en ce qu'elle comporte une liaison entre les deux circuits hydrauliques permettant le passage du fluide dans les deux sens, comportant un amortisseur intermédiaire (18) freinant ce passage.
2 - Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un amortisseur freinant le débit (22) disposé à l'entrée du premier accumulateur de pression (24) qui est chargé quand la suspension est enfoncée.
3 - Suspension selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte la plage de rapport suivante entre l'amortissement de l'amortisseur intermédiaire (18) de valeur r, et celui de l'amortisseur (22) disposé à l'entrée du premier accumulateur de pression (24) de valeur R2 : 2 < r/R2 < 50.
4 - Suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le deuxième circuit hydraulique (26) reliant la chambre du vérin qui est déchargée quand la suspension est enfoncée (14), au deuxième accumulateur de pression (28), comporte un passage direct qui n'est pas freiné.
5 - Suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un amortisseur freinant le débit (16) disposé à l'entrée du deuxième accumulateur de pression (28).
6 - Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte la plage de rapport suivante entre le premier accumulateur de pression (24) comportant une capacité C2 et le deuxième (28) comportant une capacité CO : 10 < C2/C0 < 100.
7 - Véhicule automobile disposant d'une suspension hydropneumatique sur au moins un train roulant, caractérisé en ce que cette suspension est réalisée selon l'une quelconque des revendications précédentes.