Brevet FR2626818A1 — publié le 19890811

BUTEES DE SUSPENSION POUR VEHICULE MOBILES PENDANT LA MARCHE Les véhicules, et en particulier les automobiles, sont équipés d'une suspension qui, comme la figure 1 en montre un exemple, organise le mouvement d'une roue (1), dite masse non suspendue, par rapport à la structure principale (2) du véhicule, dite masse suspendue. Cette suspension peut être réalisée avec des principes physiques et des solutions technologiques très variés; elle comporte en général un bras ou un essieu (3) qui relie la roue (1) à la structure principale (2) du véhicule et elle comprend également des fouctions de raideur et d'amortissement illustrées en figure 1 par un combiné ressort amortisseur (4). La suspension assure en particulier le guidage de la roue entre une position extrême haute (dite compression maxi) et une positon extrême basse (dite détente maxi). Lorsque, sous l'effet d'une irrégularité de chaussée par exemple, la roue arrive à sa position de compression ou de détente maxi, il se produit un choc correspondant a l'arrêt du mouvement de la roue. Pour réduire la violence de ce choc et limiter ses conséquences sur le confort ou même sur l'intégrité des éléments du véhicule, il est généralement procédé au montage d'une butée dont la fonction est de ralentir la montée ou la descente de la roue lorsqu'elle se rapproche de sa position de compression ou de détente maxi. Cette fonction de butée est généralement obtenue, comme l'illustre la figure 1 par une butée-tampon (5) qui est progressivement écrasée dans les derniers centimètres de la trajectoire de la roue (1). Cette fonction de butée peut également être réalisée par d'autres solutions technologiques, en particulier par une sangle retenant le mouvement de l'essieu ou d'un bras de suspension t cette solution de la sanglé étant assez fréquente pour limiter la détente dans le cas de véhicules à essieux ou munis de suspensions par barres de torsion. Dans la suite de ce texte, le terme "butée" désigne de façon générique un dispositif destiné à remplir la fonction telle qu'exposée ci-dessus, ce dispositif pouvant être un tampon en caoutchouc ou en matériau de caractéristiques comparables, une sangle ou tout autre système analogue dans son principe. Pour certaines utilisations particulières des véhicules, comme par exemple la compétition, et pour certains véhicules récents, l'usage des butées a été étendu à la fonction de ressort complémentaire. En effet la caractéristique force-écrasement de ces butees est naturellement non linéaire, avec passage progressif d'une zone très souple 9 une zone tres rigide. Le matériau t la-forme géométrique de la butée donnent des moyens de maîtriser l caractéristique force-deplacement. Pour une voiture de tourisme, la masse suspendue varie fortement entre une utilisation avec une personne et une utilisation avec cinq personnes et leurs bagages: l'association de ressorts et de butées permet de traiter le problème posé par cette variation des masses suspendues. dans le cas des véhicules ne possédant pas de correction d'assiette. Lorsque le véhicule est utilisé par le conducteur seul, la suspension en situation normale est assurée uniquement par les ressorts * le véhicule est alors confortablement suspendu. Lorsque le meme véhicule est utilisé avec cinq personnes et leurs bagages, la suspension en situation normale est assurée à la fois par les butées et les ressorts pour éviter un enfoncement excessif de la suspension. Cette intervention des butées comporte une certaine dégradation du confort (les efforts transmis à la caisse sont plus-importants). Une autre utilisation des butées est effectuée sur les véhicules de haute performance comme les -voitures de sport ou de compétition : on utilise sur ces véhicules la non linéarité de la caractéristique force-déplacement des butées pour faire varier avec l'enfoncement de la suspension la répartition avantarriere des transferts de charge associés å l'accélération latérale.Par exemple, pour une voiture a traction avant lors d'une sortie de virage en accélération (présence simultanée d'accélérations longitudinales et transversales) l'intervention des butées à l'arrière, du fait du cabrage de la voiture, rend le train arrière plus rigide en roulis et lui fait dont supporter une fraction plus importante du transfert de charge transversal. le train avant est alors déchargé de ce transfert par rapport à la même situation sans la présence des butées.Du fait des propriétés usuelles des pneumatiques, en. particulier la non linéarité de l'adhérence avec la charge portée, le train avant dispose alors d'un potentiel d'adhérence plus important donnant une marge de sécurité plus élevée et donc une conduite plus facile (plus loin des limites d'adhérence) ou plus performante (réduction du sous-virase, amélioration de la stabilité). De façon analogue, une meilleure stabilité et un freinage plus efficace peuvent ainsi etre obtenus, et aussi des améliorations spectaculaires de la performance, du confort ou de la sécurité. Ces performances appréciables des butées ne peuvent pas être exploitées pleinement par les véhicules équipés de butées fixes pour les raisons suivantes : - pour les véhicules ne possédant pas de correction d'assiette, la dureté et le moment d'intervention des butées résulte d'un difficile compromis entre les cas de charge du véhicule. Le véhicule avec son seul conducteur à bord possède une course de suspension trop importante avant l'intervention des butées et ne peut profiter pleinement des progrès en comportement en virage mentionnés précédemment. Le véhicule chargé de tous ses passagers et leurs bagages dispose au contraire d'une course de suspension faible ou nulle avant l'intervention des butées. ne plus la dureté des butées et leur progressivité (caractéristique effort écrasement} sont souvent dimensionnés par la nécessité de limiter la course des roues arrière dans le cas de la pleine charge. - pour tous les véhicules, même équipés d'un dispositif de correction d'assiette, des butées fixes doivent aussi être une solution de compromis entre les différentes conditions d'utilisation du véhicule t en effet, indépendamment du cas de charge, le conducteur est amené à utiliser son véhicule dans des situations très variables de son propre fait (vitesse, besoin de confort...) ou du fait de l'environnement (état de la route par exemple). Il peut aussi se trouver brutalement confronté à des situations imprévues (freinage d'urgence, virage qui se referme ou abordé trop vite). Dans toutes ces situations, des butées fixes ne peuvent pas apporter un compromis raisonnablement bon à tout instant : un positionnement des butées adapté à une conduite rapide sur une route bien revêtue rendra le véhicule inconfortable et difficile à piloter sur une route bosselée. Inversement, des butées intervenant tard préserveront le confort sur une route inégale mais ne seront d'aucun secours dans une situation d'urgence et se révéleront inadaptées à une conduite rapide et sure. L'intérêt de limiter la course des roues ne se réduit pas au seul cas de la compression : la course de détente d'une roue, et même parfois tirer sur la roue au-delà de sa position statique peut être intéressant dans certaines situations. Par exemple, lors d'un virage abordé trop vite, le fait de limiter ou supprimer la course de détente des roues intérieures au virage permet d'accroître fortement la raideur antiroulis du véhicule : les chances de ne pas se trouver en difficulté dans le virage sont alors accrues au bénéfice de la sécurité. Cette limitation de la course de détente peut être obtenue par exemple en rendant mobile la butée de détente d'un amortisseur ou en tendant une sangle de retenue fixée ou passant sous l'un des bras de suspension, un essieu ou une autre pièce liée aux masses non suspendues. L'invention consiste à rendre les butées mobiles pendant la marche du vébicule pour modifier le moment du déplacement de la roue où la butée commence à intervenir, Cette mobilité des butées permet de profiter pleinement des avantages des butées sans être prisonnier de leurs inconvénients et sans devoir déterminer leur dimensionnement en dosant des compromis: la position de la butée varie pour offrir à tout instant la meilleure efficacité. La mobilité de la butée est assurée par un moteur ou une pompe ou tout autre dispositif agissant de façon comparable, avec une source de puissance électrique, hydraulique, pneumatique ou autre, cette partie de l'invention étant appelée partie motrice. Le déplacement de la butée peut être crganisé, par exemple, par une glissière, un vérin, une rotation autour d'un axe ou tout autre système comparable, cette partie de l'invention étant appelée partie mécanique. La figure 2 donne, dans le cas particulier d'une suspension comme celle de la figure 1, un exemple de réalisation de l'invention comprenant une butée (5) fixée sur une partie mécanique (6) (par exemple un vérin). mue par une partie motrice (7) (par exemple une pompe) elle même actionnée par une commande (8). La partie motrice et la partie mécanique penvent dans certains cas être regroupées pour former un seul composant. la partie commande peut également être simple (par exemple un levier actionné par l'écrasement de la suspession) ou au contraire tenir compte d'informations plus variées: La mobilité de la butée pendant la marche du véhicule peut ainsi être commandée, comme le montre la figure 3, de façon automatique avec intervention d'une logique sophistiquée (8) alimentée en informations par un ou plusieurs capteurs (9). La mobilité de la butée peut encore être commandée de façon automatique par une simple connexion capteur-actionneur. Cette mobilité peut aussi être commandée directement par le pilote ou résulter d'une combinaison d'une comma nde par le pilote et d'un système automatique. Le deplacement de la butée peut également entraîner un déplacement du point d'appui de l'amortisseur. La figure 4 montre un exemple d'application de l'invention au cas d'une butée de détente réalisée par une sangle : la sangle (5) formant butée de détente est reliée à l'une de ses extrémités à la suspension (3) et à son autre extrêmité à une partie mécanique (6) (par exemple un enrouleur de sangle) elle-meme actionnée par une partie motrice (7) (par exemple : un moteur électrique). REVENDICATIONS 1 - Un dispositif destiné aux véhicules, en particulier aux automobiles, agissant sur les butées de suspension du véhicule, lesquelles butées peuvent être de principes (butées, tampons, sangles etc...) et de matériaux très variés (caoutchouc, plastiques etc...); le dispositif étant caractérisé par le fait qu'il permet la mobilité des dites butées (5) pendant la marche du véhicule de façon à modifier la valeur de l'écrasement ou de la détente de la suspension (4) pour laquelle les butées commencent à être sollicitées. Lequel dispositif comporte une partie mécanique (6) organisant le mouvement de la butée (glissière, axe, enrouleur, alésage ou autre), une partie motrice (7) assurant le déplacement de la butée (moteur électrique, vérin hydraulique ou autre) et une partie commande (8). actionnant la partie motrice . 2 - Un dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie commande (8) est placée directement sous le contrôle du conducteur. 3 - Un dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que la partie commande (8) qui agit sur la partie motrice (7) le fait de façon automatique, sans intervention du conducteur, en fonction des informations issues d'un ou plusieurs capteurs (9) placés dans ou sur le véhicule; la partie commande (8) comprend alors, une logique mécanique ou électronique pouvant être plus ou moins complexe et exploiter un plusieurs paramètres. 4 - Un dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la partie commande (8) agit sur la partie motrice (7) en combinant aux informations issues des capteurs (9) des informations en provenance de conducteur.