Brevet FR2761311A1 — publié le 19981002

DISPOSITIF DE SUSPENSION POUR SIEGE DE VEHICULE. La présente invention se rapporte aux dispositifs de suspension qui permettent de relier de manière élastique les sièges d'un véhicule au châssis de celui-ci de manière à éviter dans toute la mesure du possible de transmettre au conducteur assis sur le siège les chocs subis par le châssis. Elle permet aussi bien de réaliser une suspension passive qu'une suspension active. Elle permet également de réaliser un simulateur de mouvement pour siège de véhicule. Les sièges des véhicules sont soumis à des vibrations qui nuisent considérablement au confort du conducteur, ce qui entraîne des risques d'accident. L'atténuation de ces vibrations se fait essentiellement au niveau de la structure du siège, qui comporte souvent une garniture de mousse plastique reposant sur une nappe de ressorts plats horizontaux. Pour certains véhicules professionnels soumis à des secousses de grandes amplitudes, on utilise en outre parfois des systèmes de suspension plus ou moins compliqués placés entre le châssis du véhicule et le siège proprement dit. En fait l'essentiel est d'atténuer, sinon de supprimer, les oscillations dans le sens vertical. En effet ce sont celles-ci qui présentent la plus grande amplitude et sont les plus gênantes en termes de confort. Pour obtenir ce résultat, il faut que le mouvement soit purement vertical même si la charge (conducteur ou passager) n'est pas centrée. On connaît par exemple du brevet français 2 453 749 un siège de véhicule à suspension comprenant deux barres croisées en forme de X et un verin. Pour éviter que ce système ne se bloque, les points de fixation des barres, d'un côté sur le véhicule et de l'autre sur le siège, coulissent horizontalement pour permettre le débattement vertical de l'ensemble. Ce dispositif est compliqué, donc cher, peu robuste, peu fiable, et son fonctionnement n'est pas linéaire. En outre il y a des risques de blocage des pièces en mouvement sous l'effet des efforts latéraux. Une autre solution, connue du brevet US 5,516,192, consiste à monter le siège sur des supports cylindriques verticaux venant coulisser dans des guides. Ce dispositif n'est pas non plus linéaire en fréquence à cause des frottements, et il est en outre cher et présente de même des risques de blocage sous l'effet des efforts latéraux. Pour pallier ces inconvénients, I'invention propose un dispositif de suspension pour siège de véhicule, du type comprenant un premier plateau destiné à être fixé au châssis d'un véhicule, un deuxième plateau destiné à recevoir un siège, et des moyens de fixation mobile de ces deux plateaux entre eux, principalement caractérisé en ce que ces moyens de liaison comprennent au moins deux ensembles s'étendant le long de deux côtés opposés des plateaux, chaque ensemble comportant une bielle s'étendant parallèlement au plan des plateaux et munie à ses deux extrémités de deux points d'articulations superposés, quatre paliers groupés selon deux paires avec les paliers de chaque paire fixés respectivement sur chaque plateau au niveau des dits points d'articulation de la bielle, quatre biellettes groupées par paire reliant respectivement chacun des dits points d'articulation aux paliers en vis à vis, et quatre articulations élastiques permettant de fixer les biellettes aux paliers et à la bielle. Selon une autre caractéristique, ce dispositif comprend en outre un ensemble de barres de torsion réunissant les biellettes en vis à vis. Selon une autre caractéristique, les articulations élastiques sont formées de deux cylindres solides coaxiaux entre lesquelles est interposé un manchon cylindrique en matériau compliant à pertes élevées, le cylindre extérieur étant enfoncé à force dans l'un des paliers et le cylindre intérieur étant bridé sur deux biellettes à l'aide d'un système à vis. Selon une autre caractéristique, il comprend en outre au moins deux ensembles élastiques complémentaires formés chacun d'un ressort placé entre deux molettes dont l'une au moins est réglable et disposés entre les deux plateaux sur les côtés opposés correspondant aux extrémités des bielles. Selon une autre caractéristique, il comprend en outre un dispositif d'asservissement fixé entre les deux plateaux et comportant un moteur permettant de faire bouger les plateaux l'un par rapport à l'autre. Selon une autre caractéristique, le dispositif d'amortissement permet d'obtenir une suspension active. Selon une autre caractéristique, le dispositif d'asservissement permet d'obtenir un simulateur de mouvement de siège D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante , présentée à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent - la figure 1, une vue en coupe de côté d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2, une vue de face de ce dispositif; - la figure 3, une vue de dessus de ce dispositif; et - la figure 4, une vue en perspective cavaiière d'une articulation élastique prévue pour ce dispositif. Le dispositif selon l'invention représenté selon trois vues sur les figures 1 à 3, comprend un plateau inférieur 101 destiné à être fixé sur le châssis du véhicule, et un plateau supérieur 102 destiné à recevoir le siège concerné. Ces deux plateaux sont réunis selon l'invention par des moyens qui permettent le débattement réciproque entre les plateaux selon une direction perpendiculaire à ceux-ci. Ces moyens sont composés de deux ensembles situés le long de deux côtés opposés des deux plateaux et qui les réunissent de manière élastique. Chacun de ces ensembles comprend une biellette 103 s'étendant parallèlement au plan des deux plateaux, sensiblement à égale distance de ceux-ci. Elle est terminée à chaque extrémité par deux articulations 104 superposées d'axes parallèles aux deux autres côtés des plateaux 101 et 102. Chacune de ces articulations est réunie par une biellette 105 en forme de H " à un palier 106 par l'intermédiaire d'une autre articulation 107. Ces paliers sont repartis aux quatre coins des deux plateaux. II y a donc à chaque extrémité de la bielle deux articulations sur celle-ci et deux biellettes reliées respectivement à deux paliers situés en regard sur chacun des deux plateaux. L'ensemble comporte donc deux bielles, 8 belettes, 16 articulations et 8 paliers. Les pièces de chaque type étant identiques entre elles, le débattement des plateaux 101 et 102 I'un par rapport à l'autre s'effectue uniquement dans le sens perpendiculaire au plan de ceux-ci et sans aucun débattement dans un sens parallèle à leur plan, en particulier sans aucun débattement selon une direction parallèle à l'axe des bielles 103. Pour éviter tout effet dissymétrique dû aux jeux et à la flexion des pièces, qui sont inévitables, qui pourrait entraîner un léger basculement d'une plaque par rapport à l'autre, et éventuellement un coincement de l'ensemble, les faces intérieures des biellettes intérieures sont réunies deux à deux par des barres antitorsions 109 qui garantissent que le mouvement de deux biellettes en vis à vis l'une de l'autre sont bien identiques. La géométrie de ce système est telle que les deux plateaux s'écartent l'un de l'autre en restant parallèles entre eux et sans glisser dans leur plan, alors que la bielle centrale 103 effectue un mouvement latéral selon son axe. Le mouvement est donc purement vertical, même si la charge n'est pas centrée. Pour obtenir que ce dispositif fonctionne effectivement en suspension, c'est à dire qu'il ait une réponse élastique aux efforts appliqués aux plateaux 101 et 102 pour les rapprocher ou les éloigner, I'invention propose d'utiliser pour les articulations reliant, les biellettes à la bielle d'une part, et aux paliers d'autre part, des systèmes élastiques tels ceux représentés sur la figure 4. Ces dispositifs, connus par ailleurs, sont essentiellement composés de deux cylindres concentriques 201 et 202 en matériau dur, du métal par exemple, séparés par un manchon cylindrique interne 203 en matériau élastique, du caoutchouc par exemple. Ces dispositifs, très utilisés par ailleurs dans les suspensions d'automobiles, sont enfoncés à la presse dans les logements prévus pour cela dans les paliers d'une part et dans la bielle d'autre part. Le frottement dur qui en résulte immobilise le cylindre extérieur 202 par rapport au pallier ou à la bielle. Les biellettes quant à elles comportent un alésage permettant de recevoir les extrémités du tube intérieur 201. On vient alors placer lors de l'assemblage de l'ensemble une biellette qui coiffe les extrémités de l'articulation en enfonçant dans les alésages de la biellette les deux extrémités du tube 201. L'ensemble est ensuite solidarisé par une vis 204 qui, après avoir traversé l'un des côtés de l'extrémité de la biellette, traverse le tube 201 puis vient se visser dans l'autre côté de cette extrémité de la biellette. Sous l'effort de compression dû à ce vissage, la biellette est bloquée contre le tube 201. On pourrait utiliser d'autres systèmes, tels que par exemple un boulon comportant outre la vis 204 un écrou venant se placer à l'autre extrémité de cette vis. Cette variante permettrait alors de supprimer le pas de vis dans la biellette et d'avoir des côtés des extrémités des biellettes tous identiques. Les articulations élastiques étant ainsi solidarisées d'une part au palier ou à la bielle et d'autre part aux biellettes, le mouvement de rapprochement ou d'éloignement des plateaux entre eux entraîne une torsion de la couche intérieure de matériau élastique 203 qui exerce alors une force de rappel tendant à ramener les deux plateaux dans leur position d'équilibre. La raideur de l'ensemble du dispositif est obtenue par le choix du matériau élastique, ainsi que les dimensions de la couche 203. Dans certains cas particulier on peut utiliser plusieurs couches de matériaux élastiques présentant éventuellement des caractéristiques différentes et qui sont soit collées les unes sur les autres, soient séparées par des cylindres métalliques auxquels elles sont collées. Lorsque cette couche de matériau élastique est sollicitée en rotation, elle travaille en cisaillement, c'est à dire avec un mouvement nul au centre et maximum à la périphérie, ce qui procure un excellent amortissement puisque l'angle de perte des matériaux élastiques couramment utilisés à cet usage est élevé. En outre, compte tenu de l'importance relative de la longueur du cylindre formé par ce matériau élastique, par rapport à son épaisseur, les éventuels mouvements transversaux parallèles à l'axe des articulations sont sensiblement nuls. Pour pouvoir régler la position d'équilibre de ce système, ainsi que pour éventuellement augmenter la raideur de la suspension, I'invention propose d'utiliser en outre des moyens élastiques constitués essentiellement d'un ressort 110 maintenu à ses deux extrémités par deux molettes 111 et 1 1 2 dont l'une au moins est réglable. Ces deux ensembles sont placés entre les plateaux respectivement à leurs deux extrémités, au niveau des paliers supportant les biellettes et entre cellesci. De cette manière, en réglant l'une des mollettes on peut comprimer plus ou moins fort le ressort qui s'appuit sur celle-ci et déplacer les plateaux par rapport au point d'équilibre déterminé par les articulations élastiques. La raideur des ressorts s'ajoute alors à la raideur des articulations élastiques. On pourrait aussi utiliser de petits amortisseurs. Un tel dispositif permet d'obtenir en lui-même une suspension passive amortissante sans déplacements latéraux et sans torsion. L'élasticité est obtenue par les articulations élastiques, complétées éventuellement par les ressorts, et l'amortissement par les pertes au niveau de ces mêmes suspensions élastiques et par les amortisseurs. Outre les avantages procurés par le débattement important de cette suspension, sans aucune commune mesure avec le débattement d'un coussin de mousse amortissante, on peut également réduire le volume de ce coussin contenu dans le siège lui-même ce qui permet d'une part d'obtenir une meilleur tenue du siège, et d'autre part de limiter les dégagements toxiques en cas d'incendie. On améliore ainsi considérablement la sécurité. En outre l'invention propose aussi d'ajouter entre les deux plateaux 101 et 102 un dispositif actif 113 de contrôle des vibrations. Celui-ci permet d'agir directement sur le mouvement des plateaux afin de compenser par un mouvement inverse du plateau 102 supportant le siège le mouvement du plateau 101 fixé au châssis et provoqué par les mouvements de ce châssis selon les cahots de la route. Ce principe de contre-réaction est en lui-même connu, mais la géométrie proposée par l'invention permet d'obtenir une action particulièrement efficace. Différents dispositifs moteurs peuvent être utilisés à cet usage. On citera plus particulièrement le moteur à réluctance variable décrit dans la demande de brevet français déposée par la demanderesse le 24 septembre 1996 sous le nO 96 11597. De manière inverse, un tel dispositif muni d'un tel moteur, mais dont le plateau inférieur est fixé sur un support fixe, pourra être utilisé en commandant de manière adéquate le moteur 1 1 3 pour simuler les mouvements et les vibrations auquel peut être soumis le siège d'un véhicule automobile. Cette simulation est utile pour la mise au point du système. Ce dispositif sera avantageusement utilisé dans un simulateur de conduite. REVENDICATIONS 1- Dispositif de suspension pour siège de véhicule, du type comprenant un premier plateau (101) destiné à être fixé au châssis d'un véhicule, un deuxième plateau (102) destiné à recevoir un siège, et des moyens de fixation mobile de ces deux plateaux entre eux, caractérisé en ce que ces moyens de liaison comprennent au moins deux ensembles s'étendant le long de deux côtés opposés des plateaux, chaque ensemble comportant une bielle (103) s'étendant parallèlement au plan des plateaux et munie à ses deux extrémités de deux points d'articulations superposés, quatre paliers groupés selon deux paires avec les paliers de chaque paire fixés respectivement sur chaque plateau au niveau des dits points d'articulation de la bielle, quatre biellettes (105) groupées par paire reliant respectivement chacun des dits points d'articulation aux paliers en vis à vis, et quatre articulations élastiques permettant de fixer les biellettes aux paliers et à la bielle. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ensemble de barres de torsion (109) réunissant les biellettes en vis à vis. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les articulations élastiques sont formées de deux cylindres solides (201,202) coaxiaux entre lesquelles est interposé un manchon cylindrique (203) en matériau compliant à pertes élevées, le cylindre extérieur (202) étant enfoncé à force dans l'un des paliers et le cylindre intérieur (201) étant bridé sur deux biellettes à l'aide d'un système à vis (204). 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins deux ensembles élastiques complémentaires formés chacun d'un ressort (110) placé entre deux molettes (11,112) dont l'une au moins est réglable et disposés entre les deux plateaux sur les côtés opposés correspondant aux extrémités des bielles (103). 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'asservissement (113) fixé entre les deux plateaux et comportant un moteur permettant de faire bouger les plateaux l'un par rapport à l'autre. 6- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement permet d'obtenir une suspension active. 7 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif d'asservissement permet d'obtenir un simulateur de mouvement de siège.