Brevet FR2812360A1 — publié le 20020201

L'invention concerne un amortisseur à friction à réglage continu pour deux composants mobiles l'un par rapport à l'autre, en particulier pour amortir les oscillations de structure de véhicules automobiles en fonction des paramètres spécifiques du véhicule, l'amortisseur à friction comprenant un élément de friction relié à un support de roue et en liaison d'action avec un corps de pressage, agencé dans un composant solidaire de la carrosserie, dont la force de pressage peut être commandée via des signaux de détecteurs. Pour amortir les mouvements de structure dans des véhicules automobiles, on utilise à présent habituellement des amortisseurs d'oscillations télescopiques. L'effet d'amortissement est généré par étranglement de liquide d'amortissement dans des vannes d'amortissement; il est également connu de réaliser la force d'amortissement de manière variable dans certaines limites, ce que l'on atteint par modifications des vannes d'étranglement. Ces amortisseurs d'oscillations télescopiques présentent une longueur de montage relativement importante, car en raison du principe, la tige de piston doit accompagner tout le trajet de débattement vers l'intérieur et vers l'extérieur entre la carrosserie et les roues du véhicule. De plus, de tels amortisseurs d'oscillations variables selon le principe hydraulique sont coûteux à fabriquer. Pour pallier les inconvénients mentionnés, il est connu du document DE 197 00 423 C l d'utiliser un amortisseur à friction réglable pour des véhicules automobiles. Dans ce cas, pour amortir les oscillations de structure en fonction de différents paramètres, on utilise un corps de pressage en coopération avec un élément de friction, qui présente un piston de positionnement actionné par voie hydraulique ou qui est formé par celui-ci. Avec une telle construction, on réalise certes un amortisseur d'oscillations à petit volume structurel, mais la commande hydraulique exige une structure relativement complexe. La vitesse de déplacement et par conséquent également la vitesse de réponse de l'amortisseur à friction sont limitées par le système hydraulique utilisé. 2 2812360 L'objectif sous-jacent à la présente invention est de réaliser un amortisseur à friction à faibles coûts de fabrication, qui présente une vitesse de réponse et de déplacement extrêmement élevées tout en étant de structure simple et en permettant un montage sans problème dans le véhicule, qui présente un poids faible et nécessite aussi peu de place que possible. Cet objectif est atteint conformément à l'invention par les éléments décrits dans ce qui suit. Des développements avantageux seront également décrits. Pour éviter un actionnement hydraulique, on prévoit à titre de corps de pressage un corps de configuration variable sous l'influence directe d'énergie qui est agencé dans un évidement du composant solidaire de la carrosserie et qui exerce une force de pressage sur l'élément de friction uniquement par la modification de sa configuration; on n'exécute donc aucun mouvement de translation par un fluide hydraulique, et on n'a donc pas besoin de prévoir un système hydraulique, grâce à quoi on réalise une structure d'ensemble très simple et une fabrication à des coûts faibles pour l'amortisseur à friction conforme à l'invention. Avantageusement, le corps de pressage à configuration variable est formé par un actionneur piézo-électrique qui est en liaison avec un élément électrique à haute tension et qui effectue une modification en longueur par modification de la tension. Une telle connexion électrique de l'actionneur piézo-électrique peut être réalisée sans problème et elle permet un déplacement extrêmement rapide du corps de pressage, grâce à quoi on permet en un minimum de temps une modification de la force d'amortissement en fonction des différents paramètres spécifiques du véhicule. De plus, une telle construction permet de piloter individuellement les amortisseurs à friction montés dans le véhicule. À cet effet, il suffit d'agencer les détecteurs correspondants, de sorte que les signaux les plus divers peuvent être traités dans un appareil de commande électronique et que les amortisseurs à friction respectifs peuvent alors être pilotés via un élément à haute tension. Ainsi, outre les signaux servant au mouvement relatif entre les roues du véhicule et la superstructure du véhicule, on peut également recevoir individuellement des signaux de détecteurs qui 3 2812360 sont associés aux mouvements de la superstructure du véhicule autour de l'axe longitudinal, transversal et vertical, et on peut piloter les amortisseurs à friction respectifs via le dispositif de traitement. Grâce à la réalisation de l'actionneur piézo-électrique par une technique dite multicouche, on peut réaliser de manière simple les courses exigées de l'actionneur par une réalisation correspondante de la longueur structurelle. Un actionneur piézo-électrique réalisé de cette manière possède une haute sensibilité de réponse et une durée de positionnement extrêmement courte, de sorte que l'on peut délivrer extrêmement vite des forces d'amortissement différentes, grâce à quoi on peut adapter la force d'amortissement de manière simple à des valeurs désirées, même lors de manoeuvres particulières. On obtient un amortisseur à friction de structure avantageuse lorsque l'on prévoit d'une part une garniture de friction entre l'actionneur piézo- électrique et l'élément de friction et d'autre part une autre garniture de friction entre le composant solidaire de la carrosserie et l'élément de friction. Ainsi, l'élément de friction se laisse presser entre les garnitures de friction par l'actionneur piézo-électrique, ces garnitures de friction pouvant être fabriquées en céramique, en verres renforcés de fibres ou en céramiques vitreuses renforcées de fibres et présentant ainsi une haute résistance à la pression et à la température avec un coefficient de friction favorable. Cette structure permet une réalisation très petite et compacte de l'amortisseur à friction qui exige peu de place pour le montage et que l'on peut intégrer sans problème dans le véhicule, car seul un raccord électrique qui mène à un élément à haute tension est nécessaire pour piloter le corps de pressage. Pour assurer que l'amortisseur à friction générera une force d'amortissement minimale en cas de défaillance de l'électronique ou de l'actionneur piézo-électrique, que l'amortisseur à friction présente donc une fonction dite "fail safe" (de sécurité positive), on ne doit pas passer au-dessous d'une certaine force de pressage entre l'actionneur piézo- électrique et les garnitures de friction. Conformément à l'invention, on obtient cet amortissement minimum de manière très simple en agençant 4 2812360 un élément de ressort à constante élastique très élevée qui est agencé entre l'actionneur piézo-électrique et la garniture de friction. L'invention sera expliquée plus en détails dans ce qui suit en se rapportant à des modes de réalisation illustrés schématiquement dans les dessins. Les figures montrent: figure 1, un amortisseur à friction comportant un actionneur piézo- électrique; et figure 2, un mode de réalisation dans lequel un élément de ressort est agencé entre l'actionneur piézo-électrique et la garniture de friction. Dans l'amortisseur à friction illustré schématiquement dans la figure 1, un composant en forme d'étrier 1 est solidaire d'une carrosserie 2. Un levier basculant 3 est monté en basculement autour d'un axe de rotation 4 dans le composant en étrier, il porte à l'extrémité d'un bras 3a une roue 5 du véhicule et il coopère par l'autre bras 3b, qui forme l'élément de friction, avec des garnitures de friction qui sont sollicitées par un corps de pressage 7. Le corps de pressage 7 est réalisé sous forme d'un actionneur piézo-électrique 7a qui remplit jusqu'au fond un évidement dans le composant en étrier 1 et qui s'appuie ainsi unilatéralement dans celui-ci. L'état de roulement du véhicule est détecté par des détecteurs et amené sous forme de signaux 10 à un appareil de commande 8, traité dans celui-ci est ensuite transmis à un élément à haute tension 9. L'actionneur piézo-électrique 7a est branché à l'élément à haute tension 9 au moyen d'une ligne électrique. Le bras 3b du levier 3 basculant autour de l'axe 4, lequel s'engage dans la partie formant étrier du composant en étrier 1 est réalisé en forme de segment en fonction de la taille du mouvement relatif de la roue 5 du véhicule par rapport à la carrosserie 2. La force de positionnement de l'actionneur piézo-électrique 7a est encaissée d'une part par le composant en étrier 1 et elle agit d'autre part via les garnitures de friction 6 sur le bras 3b réalisé sous forme d'un corps de friction, l'actionneur piézo-électrique 7a pouvant exercer une force de pressage d'environ 9000 N et présentant des durées de positionnement extrêmement courtes de 5 x 10-6 s. Étant donné que l'actionneur piézo- 2812360 électrique 7a est réalisé par la technique dite multicouche et en raison des garnitures de friction 6 utilisées qui sont réalisées en céramique, en verres renforcés de fibres ou en céramiques vitreuses renforcées de fibres, une courte course suffit pour obtenir les forces de pressage nécessaires. De telles garnitures possèdent une résistance extraordinairement élevée à la pression jusqu'à environ 500 bars, suite à quoi une course de l'actionneur piézo-électrique 7a d'environ 0,05 mm suffit pour fournir les forces de friction correspondantes. Le type et l'intensité des signaux de détecteur 10 sont traités par l'appareil de commande électronique 8 et ensuite transmis à l'élément à haute tension 9, de sorte que cet élément à haute tension applique une tension correspondante sur l'actionneur piézo-électrique 7a. En fonction de cette tension, l'actionneur piézo-électrique 7a s'allonge et via les garnitures de friction 6 il génère une force de friction qui correspond à la tension appliquée. Par contre, pour une transmission parfaite de ces forces de pressage sur les garnitures de friction 6 et sur le bras 3b du levier basculant 3, on doit prévoir une réalisation rigide du composant en étrier 1. Une garniture de friction 6 est fixée de préférence sur l'actionneur piézo-électrique 7a, tandis que l'autre garniture de friction 6 est agencée sur le côté opposé dans le composant en étrier 1. Le mode de réalisation selon la figure 2 se distingue de celui selon la figure 1 essentiellement par le fait qu'un élément élastique 1 1 est agencé entre l'actionneur piézo-électrique 7a et la garniture de friction 6. Cet élément élastique 11 assure un appui constant des garnitures de friction 6 contre l'élément de friction réalisé sous forme du bras 3b, grâce à quoi on génère une force de friction minimale qui procure un amortissement minimum même en cas de défaillance de l'électronique ou de l'actionneur piézo-électrique. En correspondance, l'élément élastique i 1 qui présente une très haute constante élastique procure également une sécurité dite "fail safe" (ou sécurité positive). En raison de la sensibilité de réponse très importante et de la durée de positionnement extrêmement courte de l'actionneur piézo-électrique 7a, on peut traiter les signaux les plus divers avec un tel amortisseur à friction, qui peuvent servir au confort de roulement et/ou à la sécurité de roulement. Ainsi, il est possible sans problème de traiter dans 6 2812360 l'appareil de commande 8, outre les signaux de détecteur 10 habituels, également d'autres signaux de détecteurs qui sont alors amenés à l'amortisseur à friction respectif, c'est-à-dire qu'on permet de piloter les amortisseurs de friction individuels séparément via l'élément à haute tension 9 et d'amortir ainsi de façon ciblée les mouvements de la carrosserie 2 autour de l'axe longitudinal, vertical et transversal. Le principe décrit ci-dessus de l'amortissement de friction au moyen d'un actionneur piézo-électrique se laisse appliquer aux suspensions de roue les plus diverses dans le véhicule. Ainsi, on n'a aucune difficulté d'adapter un amortisseur à friction qui fonctionne selon le principe décrit par exemple à des essieux à des bras oscillants inclinés, transversaux, transversaux doubles ou tridimensionnels. 7 2812360 Revendications 1. Amortisseur à friction à réglage continu pour deux composants mobiles l'un par rapport à l'autre, en particulier pour amortir les oscillations de structure de véhicules automobiles en fonction des paramètres spécifiques du véhicule, l'amortisseur à friction comprenant un élément de friction relié à un support de roue et en liaison d'action avec un corps de pressage (7) agencé dans un composant solidaire de la carrosserie, dont la force de pressage peut être commandée via des signaux de détecteurs, caractérisé en ce qu'il est prévu, à titre de corps de pressage (7), un corps de configuration variable sous l'influence directe d'énergie, agencé dans un évidement, adapté à la forme extérieure dudit corps, du composant (1) solidaire de la carrosserie. 2. Amortisseur à friction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de pressage (7) est formé par un actionneur piézo-électrique (7a) qui est en liaison avec un élément à haute tension et qui présente une modification en longueur par modification de la tension. 3. Amortisseur à friction selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'actionneur piézo-électrique (7a) est réalisé par une technique multicouche et présente une durée de positionnement extrêmement courte. 4. Amortisseur à friction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu une garniture de friction (6) entre l'actionneur piézo-électrique (7a) et l'élément de friction (bras 3a) et le cas échéant également une garniture de friction (6) entre le composant (1) solidaire de la carrosserie et l'élément de friction. 5. Amortisseur à friction selon la revendication 4, caractérisé en ce que la garniture de friction (6) présente une haute résistance à la pression et à la température et est formée en céramique, en verres renforcés de fibres ou en céramiques vitreuses renforcées de fibres. 6. Amortisseur à friction selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à , caractérisé en ce qu'un élément élastique (11) à constante élastique très élevée est agencé entre l'actionneur piézo-électrique (7a) et la garniture de friction (6).