Suspension dynamique de tracteur et de semi-remorque

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1 Version 2009 Suspension dynamique de tracteur et de semi-remorque A d v a n c e d S t e e r i n g & S u s p e n s i o n S o l u t i o n s

2 Introduction DTS signifie suspension dynamique de tracteur et de semi-remorque (Dynamic Truck and Trailer Suspension) et est un système de suspension hydropneumatique commandé par microprocesseur sans aucun compromis. Il est construit sur la base d une technologie qui a fait ses preuves et qui est appliquée sur des véhicules industriels et militaires de plusieurs constructeurs européens. Le premier système de suspension VSE a été lancé en Cette suspension dite HPVS (suspension de véhicule hydropneumatique) est toujours en production pour GINAF Trucks à Veenendaal aux Pays- Bas. Suite à l introduction du bus CAN dans l industrie automobile, VSE a mis à jour son système de suspension en y intégrant les techniques de commande numérique modernes. Cette nouvelle génération s appelle DTS. Ce document donne un aperçu des différentes fonctions, une description générale et une brève explication des techniques utilisées afin de vous familiariser avec les systèmes de suspension VSE. Au moyen d illustrations, de photographies et de textes explicatifs, nous allons tenter de vous donner une idée claire des fonctions, des caractéristiques et de la qualité de nos systèmes de suspension hydraulique. Pour toute question après la lecture de ce document, veuillez contacter VSE à Veenendaal, Pays-Bas, au numéro de téléphone +31 (0) Nous sommes à votre entière disposition pour encore mieux vous faire connaître nos produits. 2

3 Sommaire 1. Fonctions / Caractéristiques Caractéristiques de DTS: Caractéristiques statiques Caractéristiques dynamiques Principe de fonctionnement Pièces Cylindres de suspension Huile hydraulique Capteurs de hauteur Collecteurs hydrauliques Power pack unit Unité de commande électronique (ECU) Capteur de niveau Télécommande Ecran Exemples de système de suspension VSE Véhicule militaire Dodge Ram, Combatt Suspension dynamique sur une semi-remorque à benne basculante à trois essieux Suspension dynamique de tracteur destinée aux véhicules de rallye DTS sur véhicule militaire 10x DTS sur les utilitaires légers Système de commande DTS pour les systèmes de suspension hydraulique... non-vse VSE en tant que fournisseur

4 1. Fonctions / Caractéristiques En tant qu agent de transmission de force, l huile ne peut pas être comprimée. Lorsqu il faut assurer la stabilité et la maniabilité d une plate-forme, l huile présente de meilleures possibilités que l air en tant qu agent transmetteur de force. Si vous parvenez à piéger l huile, à lui donner de l espace et à maîtriser chaque situation entre ces deux extrêmes, l huile procure le confort ainsi que la stabilité indispensables aux marchandises sur la plate-forme. En fait, c est ce que réalise VSE. VSE commande les flux d huile depuis et vers un cylindre hydraulique de suspension, en fonction des exigences du client et des conditions périphériques. La dernière génération DTS est un système de suspension sans le compromis traditionnel entre le confort et la stabilité Caractéristiques de DTS: DTS est un système de qualité supérieure Système de suspension entièrement dédié pour un ou plusieurs essieux Suspension hydropneumatique commandée par microprocesseur Les ressorts, les amortisseurs, les barres stabilisatrices et le dispositif de relevage d essieu sont combinés au sein du système hydraulique DTS Positionnement précis de la plate-forme de chargement Réglage automatique du système en fonction de la température ambiante Répartition de charge parfaite entre toutes les roues : totalement compensée Système autonome pour les applications semi-remorques avec télécommande Fonctionnalités «Black box» Interface utilisateur par le biais d un écran ou d une application PC Caractéristiques statiques Nivellement, parallèlement ou perpendiculairement à la direction de conduite pour une opération sûre de la benne basculante 2

5 Réglages de hauteur paramétrables avec la télécommande Mesure et surveillance de la charge sur essieu Dispositif de relevage d essieu intégré Caractéristiques dynamiques Stabilisation anti-versement semi-active Super-stabilisation en option Commande manuelle ou automatique de plusieurs réglages de nivellement et d amortissement 3

6 2. Principe de fonctionnement Schéma de base DTS pour une semi-remorque à trois essieux avec pneus en monte simple Note : Nous proposons diverses configurations de système pour plusieurs applications de transport. Un capteur d angle redondant sans contact de chaque côté du châssis mesure la distance entre l essieu et le châssis par le biais de la rotation d un aimant à proximité d un circuit hybride. Le capteur génère un signal linéaire compris entre 0 et 4,5 [V]. Ce signal est une entrée importante pour un ECU (unité de commande électronique). Cet ECU (redondant, étant donné l utilisation d un deuxième microprocesseur) anticipe ce signal de la manière décrite dans notre propre logiciel. A partir de l ECU, divers signaux de sortie sont émis vers les valves montées sur un collecteur hydraulique. Les valves (ouvertes ou fermées ou proportionnelles) contrôlent le flux d huile depuis et vers les cylindres hydrauliques. Des accumulateurs présentant différentes pressions et volumes de gaz peuvent être mis «en et hors fonction» afin d obtenir différents réglages d amortisseurs. Les autres signaux du véhicule sont périphériques pour notre système. Songez à la vitesse du véhicule, aux dispositifs de protection de la tension de bord et de la pression de pompe ou de système, ou à tout autre signal CAN d un système de gestion du moteur. 4

7 Notre interface utilisateur est un écran que nous pouvons programmer sur mesure afin que des personnes à différents niveaux puissent utiliser la fonction de diagnostic. VSE Vehicle Systems Engineering BV comprend le besoin de flexibilité et de sécurité dans le cadre du transport de marchandises. Les systèmes de suspension VSE sont équipés de plusieurs dispositifs de sécurité, qui sont en veille durant la marche du véhicule et garantissent la sécurité des personnes et du véhicule. La redondance dans le système électronique, le circuit hydraulique et le logiciel pour la commande générale sont synonymes de flexibilité en toute sécurité dans le transport des marchandises. 3. Pièces 3.1. Cylindres de suspension Roll centre Exemple de montage du cylindre de suspension La tâche du cylindre de suspension est de combiner la course de l essieu et la charge sur l essieu. VSE a accumulé une grande expérience dans divers domaines: Suspension de roues indépendante Essieux fixes pour tracteur et semi-remorque, moteurs ou non Suspension de roue McPherson Charges sur essieu (statiques) de 2 à 16 tonnes. Plusieurs types de cylindres de suspension 5

8 Les dimensions du cylindre de suspension sont déterminées par la construction de l essieu et par la charge. Bien entendu, la section interne du cylindre est déterminée par la conception, mais surtout par les exigences du client sur le plan des réglages du système. A quelle vitesse un véhicule doit-il réagir aux conditions fluctuantes? Les délais de réaction courants des systèmes micro-électroniques sont d environ 4 [ms]. Après environ 60 [ms], le système s est adapté aux modifications de conditions et le comportement du véhicule s est aussi modifié en conséquence. Nos cylindres de suspension sont spécialement conçus pour présenter un niveau de friction bas et un effet de broutage bas. C est la seule façon d obtenir des caractéristiques de suspension superbes, comparables à celles d une suspension pneumatique. Les délais de réaction sont importants, par exemple, pour des dispositifs spéciaux tels que la détection et l adaptation automatiques de la circulation en tout terrain. Ces dispositifs sont utilisés sur des véhicules spéciaux tels que le Dodge Ram Van de l armée américaine, le Dodge Combatt, et sur les camions de rallye de plusieurs équipes comme par exemple la GINAF Rally Power Team, qui appliquent DTS dans le rallye le plus éprouvant du monde : Le Dakar Huile hydraulique VSE utilise différents types d huile hydraulique dans ses systèmes. Un facteur important de la sélection d une huile est bien entendu le fait qu elle répond aux spécifications pour l application envisagée et, plus important encore, pour les conditions climatiques prévues. La disponibilité de l huile constitue un autre facteur important de sélection. VSE applique toujours en standard des fluides hydrauliques disponibles. Afin de s assurer que le fluide est compatible avec les dispositifs d étanchéité à l intérieur du cylindre, VSE réalise des essais. En effet, une combinaison erronée débouche sur une friction supérieure et des fuites internes/externes. Lorsque DTS est associé au système directionnel ETS sur un même véhicule, VSE prescrit l utilisation d huile LHM. 6

9 3.3. Capteurs de hauteur VSE produit différents types de capteurs d angle. Ils peuvent être intégrés dans la plupart des constructions mécaniques. Le principe technique est un circuit imprimé, placé dans un logement. Le circuit imprimé est totalement isolé des environs. Sous l électronique, un aimant tourne, ce qui se traduit par une modification des signaux (volts). Le cœur électronique du capteur est redondant, ce qui signifie que l électronique du capteur est un dispositif jumelé où le second capteur est utilisé pour contrôler la qualité du signal du capteur principal. Capteur de hauteur monté dans le cadre 7

10 3.4. Collecteurs hydrauliques Notre suspension hydraulique est commercialisée depuis Depuis, plusieurs programmes de développement ont été lancés par VSE et ses fournisseurs afin de concevoir un collecteur avec valves spécifique pour le secteur automobile. Dans l installation DTS, jusqu à trois types différents de collecteurs hydrauliques peuvent être appliqués: 1. Le collecteur de suspension principal pour la commande de hauteur du châssis à gauche et à droite A gauche, modèle pour semi-remorque à 3 essieux et, à droite, modèle pour un utilitaire léger de 3,5 tonnes 2. Le collecteur de stabilisation pour la maîtrise de l angle de roulis de la superstructure 8

11 3. Le collecteur d amortissement pour la commande de l amortissement des mouvements de la suspension. Caractéristiques typiques des collecteurs hydrauliques VSE: Les collecteurs et les valves répondent aux normes de qualité du secteur automobile Eléments de filtre haute pression intégrés Capteur de pression intégré Préparés et testés pour résister aux pics de pression jusqu à 1000 bar Pré-assemblés pour production des véhicules en première ligne Valves 12 [V] ou 24 [V] Collecteurs en aluminium noir anodisé Classe de protection : au moins IP67 9

12 3.5. Power pack unit Spécifiquement pour les applications semi-remorque, VSE peut fournir une pompe à entraînement électrique pour l alimentation d huile. Ainsi, la seule connexion DTS avec le tracteur est le branchement électrique pour les batteries de secours. Le flux total en provenance de la pompe est disponible pour le système DTS. Ce groupe comporte sa propre unité de commande par microprocesseur, pilotée par l ECU DTS. VSE règle, en communiquant avec cet ECU, le régime de la pompe. Le moteur électrique est dépourvu de balais, afin d assurer une longévité accrue. Ce groupe hydraulique a été développé par VSE pour des applications automobiles. Grâce à cette solution, nous pouvons fournir suffisamment d huile pour la suspension DTS et pour le système directionnel ETS de VSE (si installé). Groupe hydraulique Performances d un groupe hydraulique à une seule pompe: P nom 5,5 kw U nom 24 V (20V 28V) I max 300 A Poids à sec 37 kg Cylindrée de pompe 4,95 ou 6,61 cc Débit d 40 bar 14 ou bar 11 ou bar 7,5 ou 8 L/min Dimensions (Lxhxl) 632 x 350 x 260 mm 10

13 3.6. Unité de commande électronique (ECU) L unité de commande électronique ou ECU est un contrôleur à deux microprocesseurs, pour des raisons de redondance. L unité est équipée d un connecteur AMP Multi Port avec 69 broches et 4 encoches. Le connecteur est en version full proof afin d éviter des connexions erronées. Grâce à ce composant, nous pouvons enregistrer, calculer et émettre des signaux analogiques, des signaux numériques ou même des messages CAN. En combinaison avec notre logiciel, il permet de modifier des paramètres pour la mise en service sans devoir procéder à de nouvelles activités de développement intensives. Le logiciel a été mis au point par les propres ingénieurs en logiciel de VSE. Le coeur électronique de l unité ECU est redondant, ce qui signifie que le cœur de l ECU, le microprocesseur, est un dispositif jumelé. Un microprocesseur surveille l autre pour des raisons de sécurité. Pour les applications semi-remorques, cette unité ECU est montée dans un boîtier spécial afin d obtenir une classe de protection IP

14 3.7. Capteur de niveau En option, le système de suspension DTS peut être équipé d un ou de deux capteur(s) de niveau. La mise à niveau de la superstructure est extrêmement importante pour un basculement de la benne en toute sécurité. Régulièrement, des articles sur le versement d un véhicule industriel/d une semi-remorque avec benne basculante paraissent dans la presse. Le nivellement peut être effectué dans deux directions : longitudinalement et latéralement. Le capteur est un dispositif relativement petit qui peut être monté n importe où dans le véhicule. Bien entendu, après montage sur le véhicule, le capteur doit être étalonné. Capteur de niveau Nivellement : Châssis horizontal alors que les essieux sont inclinés Le nivellement contribue fortement à la sécurité du chauffeur et de son environnement. 12

15 3.8. Télécommande La suspension DTS peut être commandée par le chauffeur au moyen d une télécommande. Elle est naturellement sans fil, ce qui permet d effectuer des réglages de suspension sans quitter la cabine. Toutes les fonctions peuvent être commandées avec la télécommande. Le transmetteur présente huit touches de fonction. Le récepteur avec antenne est monté dans l armoire de système. Télécommande 13

16 3.9. Ecran Un écran est utilisé en tant qu interface entre l utilisateur et le système de suspension. L écran affiche toutes les informations pertinentes concernant le fonctionnement, la maintenance, l analyse des défauts et la réparation. L écran peut être utilisé pour la calibration, le diagnostic en première ligne et la modification des paramètres. Le niveau d accès peut être fixé pour différents utilisateurs. Le statut du système est affiché en temps réel. En option, l écran peut être utilisé pour commander le système de suspension : modification de la hauteur, retour au niveau de conduite, nivellement, etc. Interface utilisateur système Aussi disponible sur ordinateur portable 14

17 4. Exemples de système de suspension VSE 4.1. Véhicule militaire Dodge Ram, Combatt Paramétrages du véhicule: Commande par le chauffeur Normal Tout terrain Tout terrain supérieur Maximum Spécifications de système: Délai de réponse spécifié par le client Paramétrages durant la conduite et sur demande Commande manuelle du système par le biais d un écran dans la console du véhicule Effet de balancier Paramétrages spéciaux pour le passage à gué Véhicule de test dans l atelier VSE Présentation du véhicule aux USA 15

18 4.2. Suspension dynamique sur une semi-remorque à benne basculante à trois essieux Paramétrages de véhicule: Nivellement, longitudinalement et perpendiculairement à la direction de conduite Compensation de charge sur essieu Charges sur essieu jusqu à 12 tonnes Dispositif de relevage d essieu intégré Spécifications de système: Accès au système par le biais de l écran et d une application PC Paramétrages de hauteur programmables Commande manuelle depuis la cabine Nivellement en direction X et Y Alimentation en huile par le biais d un groupe hydraulique distinctpack unit Fonctions de nivellement Suspension dynamique sur semi-remorque de promotion VSE 16

19 4.3. Suspension dynamique de tracteur destinée aux véhicules de rallye Paramétrages de véhicule: Surveillance de la température d huile et réglage en conséquence Divers paramétrages de nivellement et de hauteur disponibles à la demande des chauffeurs Paramétrages programmables pour divers revêtements routiers L un des véhicules de rallye en action Cylindre hydraulique avec suspension indépendante à triangle Timoney Illustration parfaite du cylindre de suspension hydraulique, du capteur de hauteur et d un accumulateur monté directement sur le cylindre. Sur ce véhicule, chaque roue dispose de son propre réseau de commande par microprocesseur et de ses propres pièces de suspension hydraulique. 17

20 4.4. DTS sur véhicule militaire 10x10 Ce système DTS consiste en quatre sous-systèmes et commande toutes les fonctions ainsi que les dispositifs militaires additionnels. Au total, 5 ECU sont nécessaires. Suspension de roues indépendante avec deux jambes par roue. Charge sur roue : 12 tonnes 18

21 4.5. DTS sur les utilitaires légers Pour la catégorie jusqu à 3,5 tonnes, VSE a développé un système avec des cylindres de suspension KONI au lieu de l unité de suspension de roues McPherson. Paramétrages du véhicule: Effet de balancier Aucun compromis entre confort et stabilité Suspension McPherson à l avant Suspension de roues indépendante à l arrière Spécifications de système: Alimentation d huile par le biais d un groupe hydraulique distinct 12V PTC jusqu à 3,5 tonnes Paramétrage de hauteur réglable Paramétrages de stabilité dynamique préprogrammés Cylindre hydraulique avec construction McPherson Cylindre hydraulique avec suspension de roues indépendante COXX 19

22 4.6. Système de commande DTS pour les systèmes de suspension hydraulique non-vse Pour les applications dans le secteur agricole, VSE a développé un système de commande pour une suspension hydraulique existante. Les photos suivantes ont été prises sur une benne basculante BECO à trois essieux. Paramétrages du véhicule: Nivellement, perpendiculairement à la direction de conduite Dispositif de relevage pour le 1er essieu Anti-versement Commande manuelle Paramétrages de hauteur programmables Spécifications de système: Composants hydrauliques fournis par le client Télécommande fournie par le client Alimentation d huile par le biais du tracteur Construction d essieux Tridec Nivellement de la benne basculante BECO Commande manuelle spécifique pour le client 20

23 5. VSE en tant que fournisseur VSE comprend la nécessité d évaluer correctement des nouveaux produits. C est la raison pour laquelle nous recommandons aux clients existants et nouveaux de commencer par une période de tests d un prototype. Une telle démarche permet de s assurer que les deux parties se trouvent sur la même longueur d onde. VSE livre et fabrique des systèmes véhicule haut de gamme. Nous sommes titulaires de la certification ISO. Tout au long des années, nous avons accumulé une grande expérience dans les systèmes de véhicule hydrauliques commandés par voie électronique. Tout simplement en développant, fabriquant et vérifiant au moyen de tests. Test d un cylindre chez VSE Exemple : nous fabriquons nous-mêmes nos cylindres, tout simplement afin de réduire les coûts en cas de petites quantités de commande et de respecter les normes de Qualité Automobile imposées. Nous disposons de salles blanches afin de maintenir le processus de production des collecteurs et des cylindres aussi propre que possible. Par le passé, nous avons appris à ne pas accorder une confiance aveugle à la qualité d un cylindre hydraulique de haute technologie fabriqué par des tiers. Et cela ne vaut pas uniquement pour les composants. Nous appliquons la même démarche pour la dynamique du véhicule. Pour chaque application DTS, il est nécessaire de réaliser plusieurs tests de véhicule afin de régler la suspension et de déterminer le réglage des amortisseurs dans différentes conditions de charge. En général, DTS n est pas un produit prêt à l emploi. Pour VSE, chaque application nouvelle est un projet complet qui commence par le développement du cylindre le plus adéquat, le montage dans la construction souhaitée et le calcul des dimensions du collecteur. Sur les premiers prototypes, nous réalisons un programme de tests exhaustif (durabilité, fatigue, fissuration et sciage). Entre-temps, le logiciel est élaboré. Dès que le premier prototype est assemblé, VSE met DTS en service et nos ingénieurs effectuent le réglage des amortisseurs et des parcours d essais afin d affiner les réglages du système. 21

24 VSE Vehicle Systems Engineering B.V. est un fournisseur de solutions de qualité supérieure dans le domaine des systèmes directionnels et de suspension haut de gamme pour les véhicules industriels, les autobus/autocars, les (semi-)remorques et les engins agricoles. Caractéristiques principales: Combinaison entre section électronique et section hydraulique Intégration complète au sein du véhicule possible Niveau de disponibilité technique très élevé Homologué ISO (depuis 2003) VSE est votre partenaire pour le développement, la production, la livraison et l intégration de systèmes et de composants! Pour de plus amples informations: VSE Generatorstraat LH Veenendaal Pays-Bas T: 0031(0) F: 0031(0) E: info@v-s-e.nl I: VSE La présente publication est protégée par lesdroits d auteur et ne peut être reproduite sans autorisation de VSE.