Brevet FR2614956A1 — publié le 19881110

-u 26 1 4 956 DISPOSITIF ACTIF PERMETTANT DE FAIRE VARIER LA RAIDEUR D' ELEMENTS DE SUSPENSION, NOTAMMENT POUR VEHICULES AUTOMOBILES. La présente invention se rapporte à un dispositif actif permettant de faire varier la raideur d' éléments de suspension notamment pour véhicules automobiles, tels que pneumatiques, ressorts à fluides, supports de moteurs, etc... On connait les propriétés des matériaux à mémoire de forme, constitués d'alliages - tels que de cuivre, de zinc et d'aluminium, ou de titane et de nickel, ou encore de cuivre, de zinc, d'aluminium, d' étain et de silicium qui, utilisés déformés (en phase martensitique), retrouvent leur forme (en phase austensitique) initiale lorsqu'on élève leur température au délà d'un seuil prédéterminé appelé température de transition. En phase martensitique le matériau présente peu de résistance aux déformations. En revanche, lorsque le matériau est réchauffé, au-dessus de la température de transition le matériau tend à retrouver sa forme initiale en développant, si l'on s'y oppose, une force importante capable d'accomplir un travail mécanique. Il est à noter que même au-delà de la température de transition, cette force peut continuer à s' accroître sur une large gamme de température. La température de transition évoquée plus haut est en grande partie fonction de la composition de l'alliage. On sait aussi que la mbdification de la raideur des flancs d'un pneumatique peut, au moment opportun, améliorer très sensiblement le confort, la motricité et la tenue de cap du véhicule. Selon une caractéristique essentielle de la présente invention, on noie dans l'enveloppe en élastomère du pneumatique un élément en matériau à mémoire de forme, dont on élève la température de préférence sous 1' action d'un courant électrique; on entraîne de ce fait une modification de sa forme et/ou de ses caractéristiques mécaniques, notamment sa résistance mécanique, ayant pour conséquence un changement des propriétés du pneumatique; celui-ci peut ainsi s'adapter de façon optimale aux conditions instantanées de roulement. 26 1 4956 La variation de la raideur des flancs de l'envelopDe en découlant permet d'éviter les zones de fréquences critiques du pneumatique, de limiter les amplifications de débattement et donc les accélérations subies par le porte-fusée; ceci se traduit par une influence très bénéfique sur le confort de la partie suspendue du véhicule, la dérive du pneumatique, les braquages induits et le carrossage. Dans certaines conditions, l' élévation spontanée de la température du pneumatique s'effectuant sous la simple action de son roulement, entraîne de ce fait spontanément la modification de raideur recherchée. On préfère toutefois la réalisation précédente, car on profite ainsi de la présence d'un dispositif de réchauffement rapide du pneumatique par un courant électrique, pour amener sa température dans la zone de fonctionnement optimale; celle-ci ne serait autrement atteinte par réchauffement spontané qu'après plusieurs kilomètres de roulement; or, ces conditions ne sont réalisées en moyenne que dans 20 % des déplacements, la différence représentant de courts trajets pour lesquels la température de fonctionnement optimale du pneumatique n' est pas atteinte et pour lesquels le véhicule ne bénéficie pas des conditions maximales de confort et de maniabilité correspondant à sa conception. La présente invention sera décrite à titre d'exemple non limitatif au regard des figures 1 à 9 ci-jointes, qui se rapportent respectivement les figures 1 et 2, à des vues en perspective et en coupe transversale d'un pneumatique dont les flancs sont à raideur variable, - les figures 3 et 4, à des vues analogues d'un pneumatique dont la bande de roulement est à raideur variable, -les figures 5 et 6, à des vues analogues d'un pneumatique dont les flancs et bande de roulement sont à raideur variable, - les figures 7 et 8, à des vues analogues aux figures i et 2 relatives à l'application de l'invention à un ressort pneumatique, - la figure 9, à une coupe d' un support de moteur pourvu du dispositif selon 1l invention. 26 1 4956 -3 - En référence à la figure 1, on voit que les flancs 1 d'un pneu 2 sont pourvus d'un fil 3 en un matériau à mémoire de la famille Titane-Nickel (du type commercialisé par la Société RAYCHEM sous le nom Tinel. Ce fil 3 d'un diamètre de lmm, constitue une vingtaine de boucles 4 d'une hauteur de 80mm environ, dont les deux extrémités sont reliées à un générateur électrique permettant d' élever sa température. Le fait d'augmenter la raideur des flancs I du penumatique 2 permet d'améliorer très sensiblement les caractéristiques de confort du véhicule, en changeant la fréquence propre du pneumatique et en évitant sa résonance avec la caisse. Dans les conditions de 1' exemple décrit ci-dessus, on arrive à ce résultat en multipliant par quatre la raideur du flancs 1, sous l'action de l'élévation de la température de 20 C; ceci est obtenu en 1 seconde par une consommation d'une vingtaine d'Ampères par pneu, à la fois directement par la transformation de 1' alliage de sa structure martensitique d' origine à une structure austénitique au passage de sa température critique de 70 C, et indirectement par la forme mémorisée par le fil 3 à laquelle ce dernier tend à revenir au cours de cette opération; cette forme donnant lieu par exemple à un redressement des boucles 4, ces dernières noyées dans l'élastomère constitutif du flanc 1, créent alors des tensions dans sa masse, génératrices d'une augmentation de sa raideur. Dans le cas des figures 3 et 4, on veut augmenter, d' une manière analogue, la raideur du sommet 10 du pneu, en noyant dans sa masse des boucles 11 du matériau à mémoire; ce faisant, on diminue sa dérive c'està-dire 1' angle qu'il impose par la déformation de sa bande de roulement à la trajectoire théorique désirée du véhicule. De la même façon, l' élévation de la température de 1' élément à mémoire de forme noyé dans la masse de la bande de roulement avec ou sans passage d'un courant, détermine une augmentation sensible de sa raideur, à la fois par changement de structure dudit élément au passage de sa température critique, et par sa tendance spontanée à revenir à sa forme memorisee originelle. Z6 14956 4- Les figures 5 et 6 illustrent une réalisation selon laquelle on associe les possibilités d'augmentation des raideurs des flancs 1 et de la bande de roulement 10. Ceci est obtenu en noyant dans la masse du pneumatique au moins un réseau 20 en matériau à mémoire de forme, parcourant aussi bien les flancs I que la bande de roulement 10. On ne sortirait naturellement pas de la présente invention en remplaçant l' unique réseau de fil représenté aux figures précédentes, par des éléments analogues, tels que des bandes, plusieurs réseaux partiels, ou toute autre forme donnée au matériau à mémoire pour lui permettre de remplir correctement sa fonction décrite précédemment. Les figures 7, 8 et 9 se rapportent à 1' application de l'invention à d'autres éléments de suspension. Le ressort pneumatique des figures 7 et 8 est essentiellement constitué de deux éléments rigides, supérieur 30 et inférieur 31 solidarisant les parties non suspendues et suspendues du véhicule; ils sont réunis par une membrane en élastomère 32 comportant un réseau 33 de matière à mémoire analogue à celle des éléments 3, 11, précédents. L'enceinte 34 ainsi déterminée est l'objet d'une surpression qui s'exerce sur les parois 32 dont on fait varier la raideur par échauffement de l' élément à mémoire 30, de façon à repousser sa fréquence de résonnance propre en dehors du domaine gênant. Le support pour moteur de la figure 9 fonctionne de manière analogue. Les éléments de jonction supérieur 40 et inférieur 41 du moteur à la caisse bordent un bloc de caoutchouc creux 42 à l'intérieur duquel est noyé un réseau 43 d'alliage à mémoire permettant de faire varier sa raideur. Bien que les variations de raideur des éléments de suspension cidessus soient déterminés par le changement d' état du matériau à mémoire préférentiellement initié par le passage d'un courant dans ledit matériau, on pourrait également arriver, dans certaines conditions, au même résultat par la chaleur dégagée spontanément dans 1' élastomère par le simple fonctionnement du dispositif selon 1' invention; il en est ainsi par exemple lors des rotations des pneumatiques. 2 6 1 4 9 5 6 - 5 - REVENDICATIONS 1. Dispositif actif permettant de faire varier la raideur d' éléments de suspension, notamment pour véhicules automobiles, caractérisé par le fait qu'un élément à mémoire (3, 11, 20, 33, 43) est noyé dans la zone d' élastomère dont on veut faire varier la raideur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément à mémoire est un fil ou un ruban formant des boucles (4), dont la courbure a tendance -à se redresser lorsque sa température s' élève au délà de sa température critique. 3. Dispositif selon les revendications I ou 2, caractérisé en ce que la température de 1' élément à mémoire est élevée sous 1' action d'un courant électrique. 4. Dispositif selon les revendications I à 3, caractérisé en ce que l'élément à mémoire (3) est noyé dans le flancs (1) d'un pneu. 5. Dispositif selon les reventications 1 à 3, caractérisé en ce que I'élément à mémoire (11) est noyé dans la bande de roulement (10) d'un pneu. 6. Dispositif selon -les revendications I à 3, caractérisé en ce que l'élément à mémoire (20) est noyé dans le flanc (1) et la bande de roulement (11) d'un pneu. 7. Dispositif selon les revendications I à 3, caractérisé en ce que l' élément à mémoire (33) est noyé dans la membrane en élastomère (32) qui détermine, avec les éléments rigides supérieur (30) et inférieur (31) l'enceinte d'un ressort pneumatique. 8. Dispositif selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément à mémoire (43) est noyé dans la paroi en élastomère (42) d'un support pour moteur.