Brevet FR2812052A1 — publié le 20020125

ARTICULATION POUR LE SYSTEME DE LIAISON " ROUE CH SSIS " D'UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne le domaine des liaisons roues-châssis pour des véhicules automobiles, et plus particulièrement les articulations prévues entre les triangles ou les bras de suspension, et le berceau-moteur ou le châssis. A titre d'exemple, le brevet français FR2720036 décrit un système de suspension comprenant un triangle supérieur constitué d'un bras transversal dans le plan vertical de l'essieu et d'un prolongement perpendiculaire au bras s'étendant vers l'arrière selon l'axe d'articulation longitudinal du triangle. Le bras transversal passe et se débat sous le brancard. Les triangles de suspension sont articulés à un berceau fixé à la caisse du véhicule sous les brancards par des supports élastiques. Les articulations présentent une raideur définie par le choix des matériaux. Généralement, pour la liaison entre le triangle de suspension avant et le berceau moteur, l'articulation avant présente une raideur plus importante que celle de l'articulation arrière. Pour des suspensions arrière, on prévoit dans l'état de la technique des articulations assurant la liaison entre le bras de suspension supportant la roue, et le châssis, les bras de suspension étant parfois reliés par une traverse déformable. Le problème qui se pose est celui de l'incidence de ces articulations sur le comportement dynamique du véhicule. Il est difficile d'optimiser les caractéristiques des articulations de l'état de la technique pour toutes les situations, notamment pour 2 2812052 satisfaire à la fois les exigences d'une conduite rapide sur une route en bon état, et la conduite à vitesse lente. Pour remédier à cet inconvénient, l'invention concerne selon son acception la plus générale une articulation pour le système de liaison " roue châssis " d'un véhicule automobile comprenant une première partie apte à être solidarisée avec une pièce de support de la roue, et une deuxième partie apte à être liée au châssis, ainsi qu'un matériau élastique interposé entre lesdites deux parties, caractérisé en ce que le matériau élastique comprend des moyens présentant une viscosité ajustable. Une telle articulation présente la particularité de pouvoir changer de rigidité en fonction de sollicitations venant du sol ou d'une demande du conducteur. Le comportement peut être à 2 états (" souple " ou " dur "). A l'état " souple " le comportement de l'articulation est celui d'une articulation classique dont on privilégie le filtrage donc le confort. A l'état " dur ", correspondant à une conduite sportive par exemple, on privilégiera le comportement. Entre ces deux positions une loi de commande peut faire varier la rigidité ou l'amortissement. L'invention s'appliquera plus particulièrement à une articulation arrière de triangle avant. Elle peut également s'employer sur les bras tirés en traction avant et comme articulation de traverse déformable. Avantageusement, ledit moyen présentant une raideur ajustable est constitué par au moins une chambre prévue dans ledit matériau élastique, et contenant un fluide de viscosité ajustable. 3 2812052 Selon un mode de réalisation préféré, ledit fluide de raideur ajustable est un fluide magnéto- rhéologique. La particularité de l'articulation selon ce mode de réalisation est d'utiliser un "fluide commandable " qui va changer de viscosité lors de l'application d'un champ magnétique. Elle est construite de façon à avoir par défaut un fonctionnement identique à une articulation classique. En cas de défaillance du système actif, le comportement sera celui d'une articulation souple de type hydroélastique qui aura une résonance à une fréquence fixe celle-ci étant calée à la fréquence propre du système de base à amortir. Une telle articulation est très compacte et de définition relativement simple. En fonctionnement actif, elle verra une évolution de sa raideur et de son amortissement en fonction de la programmation souhaitée et cela à partir d'un calculateur. Selon une variante, ladite chambre comprend en outre un matériau de remplissage partiel formé par une mousse à cellules non communicantes. Selon un mode de mise en oeuvre particulier, l'une desdites parties comprend une armature extérieure rigide et une armature intérieure rigide, ainsi qu'une masse d'élastomère disposée entre lesdites armatures. La masse d'élastomère présente au moins deux chambres de travail pour recevoir un fluide magnéto-rhéologique, l'articulation comportant en outre une bobine électrique d'excitation. De préférence, les chambres de travail 4 2812052 communiquent entre elles par des canaux. L'invention concerne également un véhicule automobile du type comportant un train avant comprenant un triangle de suspension relié au berceau moteur par une articulation avant et une articulation arrière, caractérisé en ce que l'articulation arrière au moins est une articulation comprenant une première partie apte à être solidarisée avec une pièce de support de la roue, et une deuxième partie apte à être liée au châssis, ainsi qu'un matériau élastique interposé entre lesdites deux parties, ledit matériau élastique comprend des moyens présentant une viscosité ajustable, le véhicule comportant des moyens pour commander la viscosité dudit moyen en fonction de paramètres prédéterminés. Les moyens de commande permettent de faire varier la viscosité pour changer les propriétés dynamiques de l'articulation en fonction de paramètres prédéterminés comme l'accélération, le freinage, l'angle de volant... On peut, par exemple, modifier la rigidité d'un côté par rapport à un autre comme dans le cas d'une prise de virage o on rigidifierait l'articulation arrière de triangle avant et cela côté extérieur. Ainsi on améliore l'effet auto braquant qui donne un comportement sous- vireur, gage de sécurité en prise de virage. Selon un mode de réalisation préféré, ledit moyen présentant une raideur ajustable est constitué par au moins une chambre prévue dans ledit matériau élastique, et contenant un fluide magnéto-rhéologique, ainsi qu'une bobine électrique pour ajuster la viscosité dudit fluide magnéto-rhéologique. 2812052 L'invention concerne encore un véhicule automobile du type comportant un train avant comprenant un bras de suspension relié au châssis par une articulation, caractérisé en ce que ladite articulation comprenant une première partie apte à être solidarisée avec une pièce de support de la roue, et une deuxième partie apte à être liée au châssis, ainsi qu'un matériau élastique interposé entre lesdites deux parties. Ledit matériau élastique comprend des moyens présentant une viscosité ajustable, le véhicule comportant des moyens pour commander la viscosité dudit moyen en fonction de paramètres prédéterminés. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un exemple non limitatif de réalisation qui suit, ce référant aux dessins annexés o: - La figure 1 représente une vue éclatée d'une articulation selon l'invention; - les figures 2 et 3 représentent des vues respectivement éclatées et en perspective d'un demi-corps de l'articulation; - les figures 4 et 5 représentent des vues selon des plans de coupe respectivement transversal et axial.; L'articulation décrite dans ce qui suit comprend deux corps (10a, lOb) complémentaire. Dans ce qui suit, on décrira la structure mécanique d'un tel corps. Le corps (10) est constitué d'une armature extérieure (11) en acier, en aluminium ou en thermoplastique et d'une armature intérieure (12) pouvant être également en acier, en aluminium ou en thermoplastique. Une masse d'élastomère (13) assure la liaison entre les armatures (11, 12). Cet élastomère est 6 2812052 adhérisé aux armatures lors du surmoulage. L'armature extérieure (12) présente une collerette (14) d'arrêt axial lors de l'emmanchement dans l'alésage (43) du tube extérieur (40). Les formes ne sont pas nécessairement de révolution. Seules les formes extérieures de l'armature (11) et intérieure (43) du tube support (40) ou doivent coopérer. L'armature intérieure (12) présente un logement (15) servant de positionnement au solénoïde (60) lors du montage de celui-ci. Un moulage thermoplastique ou aluminium permet de réaliser cette gorge directement lors du moulage. Pour une réalisation en acier, on réalisera une reprise pour former une gorge en creux. Une protubérance en matériau élastomère (22), venu de moulage au fond de la gorge ou logement (15) de l'armature intérieure (12) assure l'étanchéité au niveau des faces d'extrémité du solénoïde (60). La masse d'élastomère présente des chambres de fluide (20) et (21). Ces chambres de travail sont disposées de part et d'autre des bras de liaison (23) et (24) présentant des gorges (19a) et (19b). Ces gorges assurent le passage du fluide entre les chambres de travail (20) et (21). La section sera ajustée en fonction du mode propre à amortir. Des masses d'élastomère (18a) et (18b) assurent la reprise et la limitation des efforts. Elles agissent comme des butées de débattement. La course de ces butées est réglée par la largeur du passage (16) entre la masse d'élastomère (18a) et (18b) et le diamètre intérieur de l'armature extérieure (11). Il est à noter que les butées 7 2812052 peuvent être rapportées dans les chambres, dans un matériau différent de celui de la masse d'élastomère (22). Elles peuvent être à adhériser côté extérieur comme intérieur. Un trou (17) situé au fond du logement (15) de l'armature intérieure (12) permet le passage du fil électrique (61) d'alimentation du solénoïde (60). Une partie (26) de la masse d'élastomère venu de moulage est placée sur l'extrémité cylindrique de l'armature extérieure (1). Son but est d'assurer l'étanchéité lors de l'assemblage final dans l'alésage intérieur (43) du tube extérieur (40) et de l'emmanchement du tube intérieur (50) dans l'alésage intérieur du corps (10). Le tube extérieur de forme cylindrique peut être en acier, en aluminium ou en thermoplastique. C'est lui qui assurera la cohésion des corps (10a, lOb) lors de l'assemblage. Lors du montage final, ce tube sera emmanché dur dans l'élément à isoler. Des chanfreins (41) et (42) faciliteront le montage des corps d'articulation (10a, 0lb) Une solution correspondant à une pièce de liaison peu être envisagée en remplacement du tube. Dans ce cas c'est un montage direct dans le support telle une liaison de triangle par exemple. Les corps (10a, lOb) sont alors emmanchés directement dans un alésage de diamètre (43) équivalent à celui du tube extérieur (4o). La forme cylindrique n'est pas obligatoire En effet il suffit de rendre la forme extérieure de l'alésage (43) compatible avec celle de l'armature extérieure (11) du corps (10). 8 2812052 Le tube intérieur présente une forme tubulaire. Il sera de préférence en acier. Il comporte à une extrémité un collet battu (51). L'épanouissement de l'autre extrémité se fera lors de l'assemblage final afin d'immobiliser les deux armatures (12) du corps (10). Un emmanchement serré peut suffire. Dans ce cas, la deuxième extrémité ne présente pas d'épanouissement. L'articulation comprend par ailleurs un solénoïde. C'est l'élément actif qui va permettre de polariser le fluide magnéto rhéologique afin de changer l'état fluide de ce dernier. Il s'agit d'une bobine avec un enroulement de fil d'une longueur donnée pour un nombre de spires calculé. Le fluide est constitué de particules polarisables magnétiquement. Ces particules de fer de la taille de quelques microns sont mises en suspension dans un milieu visqueux. En l'absence d'un champ magnétique le fluide se comporte comme un fluide Newtonien qui obéit à une loi de viscosité linéaire. Lors de l'application d'un champ magnétique, la polarisation des particules en suspension induit l'apparition de dipôles dont les interactions ont pour effet de réorganiser les particules qui étaient dispersées de façon non homogène initialement. Il se forme une structure en chaînes parallèles. Ces structures en chaînes s'opposent aux mouvements du fluide et plus particulièrement dans une direction perpendiculaire à l'orientation des chaînes. De ce fait, les propriétés de viscosité sont modifiées et 9 2812052 donnent lieu à une force s'opposant aux déplacements orthogonaux au champ appliqué. Le comportement du fluide passe de Newtonien à viscoplastique. Ainsi, l'énergie mécanique nécessaire pour déplacer les chaînes de particules en suspension va augmenter avec la valeur du champ magnétique. Le montage final d'un tel support doit se faire par remplissage de liquide magnéto rhéologique sous vide ou en piscine. Le montage peut être automatique, semi- automatique ou manuel. Pour la mise en place du tube intérieur (50) sur le support d'assemblage, on procède à un emmanchement du corps (10) sur le tube intérieur (50) jusqu'à ce que l'extrémité(25) de l'armature intérieure (12) coïncide avec le collet battu (51) du dit tube (50). L'étape suivante consiste en la mise en place du solénoïde (60) dans le logement (15) de l'armature intérieure (12) en passant le fil d'alimentation électrique (61) à l'intérieur du trou de passage (17) situé au fond du logement (15) de ladite armature intérieure (12). On procède ensuite à l'emmanchement de la bague ou tube extérieur (40) sur l'armature extérieure (11) du corps (10a) jusqu'à ce que la face d'appui (44) de l'armature (40) vienne en contact avec la collerette d'appui (14) de l'armature extérieure (11). On réalise ensuite l'emmanchement du deuxième corps (10b), monté symétriquement au premier, de façon à avoir simultanément le montage du solénoïde (60) dans son logement (15) et l'armature extérieure (Il) dans l'alésage (43) du tube extérieur (40). 2812052 On réalise ensuite le sertissage du tube intérieur (50) par épanouissement de l'autre extrémité identiquement au collet (51). Ainsi l'articulation, assemblée en immersion ou sous vide, est étanche vis-à-vis de l'extérieur grâce à la présence du bourrelet d'étanchéité (26) situé sur l'extrémité de l'armature extérieure (1). En effet lorsque l'armature (1) est emmanchée dans le tube extérieur (40) et que les collerettes (14) sont au contact des extrémités (44) dudit tube, les bourrelets (26) sont comprimés. Une autre solution consiste à faire venir de moulage de l'élastomère sous les faces de la collerette d'appui (14) de l'armature extérieure (11). Le fait que l'emmanchement dur soit réalisé à la presse, assure la bonne tenue de l'étanchéité dans le temps vis-à-vis de l'extérieur de cette articulation. En ce qui concerne l'étanchéité intérieure elle est réalisée par la présence d'élastomère venu de moulage et situé au fond du logement (15) du solénoïde (60). Elle est rendue efficace lors de l'emmanchement du solénoïde dans les logements par l'écrasement de l'élastomère contre les extrénlités du dit solénoïde. L'action de tenue de l'étanchéité dans le temps vis-à-vis de l'intérieur de l'articulation est assurée par le sertissage ou bouterollage de l'extrémité (51) du tube intérieur (50). Les deux chambres (20, 21) sont symétriques ou non par rapport à l'axe médian dans l'exemple décrit. Les chambres (20) et (21) sont remplies de fluide et lors des débattements radiaux, le fluide va passer alternativement depuis une chambre vers l'autre grâce aux canaux (19a) et 1 1 2812052 (19b). Des butées (18a) et (18b), venues de moulage, assurent la limitation des débattements. On assure la tenue à la pression en jouant sur l'épaisseur des membranes d'extrémités (27) qui ferment les chambres vers l'extérieur Le réglage du mode propre de la colonne liquide se fera en réglant la section des canaux (19a) et (19b) ainsi que la longueur de ceux-ci en adaptant l'épaisseur radiale des pains (23) et (24) de liaison et de séparation des chambres (20) et (21). De telles articulations sont notamment destinées à la liaison entre les bras de suspension arrière et le châssis. On pourra provoquer des effets autobraqueurs en modifiant la raideur d'une articulation par rapport à une autre dans le cas des traverses déformables, de même sur du multibras, voir des bras tirés. L'asservissement de l'articulation peut être réalisé par un calculateur recevant des informations telles que la position angulaire du volant ainsi que celle de l'accélération et du freinage et délivrant un signal de commande du solénoïde des articulations. Il est également possible de procéder à une commande manuelle permettant de changer l'état de façon binaire en tout ou rien. 12 2812052 REVENDICATIONS 1 - Articulation pour le système de liaison " roue châssis " d'un véhicule automobile comprenant une première partie apte à être solidarisée avec une pièce de support de la roue, et une deuxième partie apte à être liée au châssis, ainsi qu'un matériau élastique interposé entre lesdites deux parties, caractérisé en ce que le matériau élastique comprend des moyens présentant une viscosité ajustable. 2 - Articulation pour le système de liaison " roue châssis " d'un véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen présentant une raideur ajustable est constitué par au moins une chambre prévue dans ledit matériau élastique, et contenant un corps de viscosité ajustable. 3 - Articulation pour le système de liaison " roue châssis " d'un véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit corps de raideur ajustable est un fluide magnéto-rhéologique. 4 - Articulation pour le système de liaison " roue châssis " d'un véhicule automobile selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite chambre comprend en outre un matériau de remplissage partiel formé par une mousse à cellules non communicantes. - Articulation pour le système de liaison " roue châssis " d'un véhicule automobile selon l'une 13 2812052 quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une desdites parties comprend une armature extérieure (11) rigide et une armature intérieure (12) rigide, ainsi qu'une masse d'élastomère (13) disposée entre lesdites armatures (11, 12), la masse d'élastomère (13) présentant au moins deux chambres de travail (20,21) pour recevoir un fluide magnéto-rhéologique, l'articulation comportant en outre une bobine électrique d'excitation. 6 - Articulation pour le système de liaison " roue châssis " d'un véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que les chambres de travail (20, 21) communiquent entre elles par des canaux (19a, 19b). 7 - Véhicule automobile du type comportant un train avant comprenant un triangle de suspension relié au berceau moteur par une articulation avant et une articulation arrière, caractérisé en ce que l'articulation arrière au moins est une articulation comprenant une première partie apte à être solidarisée avec une pièce de support de la roue, et une deuxième partie apte à être liée au châssis, ainsi qu'un matériau élastique interposé entre lesdites deux parties, ledit matériau élastique comprend des moyens présentant une viscosité ajustable, le véhicule comportant des moyens pour commander la viscosité dudit moyen en fonction de paramètres prédéterminés. 8 - Véhicule automobile selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit moyen présentant une raideur 14 2812052 ajustable est constitué par au moins une chambre prévue dans ledit matériau élastique, et contenant un fluide magnéto-rhéologique, ainsi qu'une bobine électrique pour ajuster la viscosité dudit fluide magnéto-rhéologique. 9 - Véhicule automobile du type comportant un train avant comprenant un bras de suspension relié au châssis par une articulation, caractérisé en ce que ladite articulation comprenant une première partie apte à être solidarisée avec une pièce de support de la roue, et une deuxième partie apte à être liée au châssis, ainsi qu'un matériau élastique interposé entre lesdites deux parties, ledit matériau élastique comprend des moyens présentant une viscosité ajustable, le véhicule comportant des moyens pour commander la viscosité dudit moyen en fonction de paramètres prédéterminés. - Véhicule automobile selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit moyen présentant une raideur ajustable est constitué par au moins une chambre prévue dans ledit matériau élastique, et contenant un fluide magnéto-rhéologique, ainsi qu'une bobine électrique pour ajuster la viscosité dudit fluide magnéto-rhéologique.