Brevet FR2840256A1 — publié le 20031205

suspension (2) selon la revendication 24. 1 2840256 La presente invention concerne un organe de suspension pour vehicule et une suspension pour vehicule equipee d'un tel organe. L'invention trouvera particulierement son application dans le domaine de la fabrication et de l'utilisation de suspensions pour vehicules automobile. s Plusieurs types de suspension vent actuellement proposes sur le marche automobile. En particulier, les suspensions classiques ont des flexibilites lineaires utilisant des raideurs qui vent le resultat d'un compromis entre le confort vertical et la tenue de caisse du vehicule. Pour optimiser ce compromis, vent apparues des barres anti-devers qui, lors o du transfert des masses raidissent les suspensions en virage afin de diminuer les amplitudes de debattement. L' inconvenient de ces barres reside dans le fait qu'elles liens les roues d'un meme train (train avant eVou train arriere) les rendant moins independantes. Un autre inconvenient est que cette liaison associee au frottement s supplementaire degrade la filtration du vehicule aussi bien en confort vertical, lateral (copiage) qu'en remontee dans ['ensemble de la direction. Par ailleurs, les transferts de masse consecutifs aux accelerations long itud inal es en plongee ou en cabrage vent toujou rs controlees pa r les seu les raideurs verticales des suspensions. o On a propose des suspensions a flexibilite variable tentant de pallier les inconvenients mentionnes. Cependant, toutes ces techniques necessitent toujours ['adoption de barres anti-devers avec les inconvenients qui en decoulent. Qui plus est. pour des suspensions a flexibilite variable, la course de compression est diminuee, et la course de detente augmentee, ce qui produit une elevation du centre s de gravite du vehicule en appui, elevation prejudiciable au comportement. On a egalement propose des suspensions cites intelligentes, c'est-a-dire pilotees par un systeme central incorporant des moyens electroniques et informatiques. Cependant, de telles suspensions vent generalement d'un cost eleve, et d'une fiabilite relative. o On a egalement propose des suspensions cites contractive par le biais du present demandeur. En particulier, le document WO-A-9104876 presente une suspension dotee de deux raideurs distinctes qui s'articulent autour de la position statique du vehicule. 2 2840256 Cette position statique est predeterminee et parametree, et delimite d'une part la course de la compression, et d'autre part la course de detente. Par ailleurs, la raideur de la suspension en course de detente est superieure a la raideur de la suspension en course de compression suivant un rapport de l'ordre s de1 a3. En d'autres termes, la raideur en course de compression est relativement faible et celle en course de detente considerablement plus elevee. La courbe de raideur qui en resulte est a raideur degressive, ce qui fait de la suspension contractive un systeme totalement oppose aux suspensions a flexibilite lineaire ou o progressive. Toujours selon cette technique anterieure, le point correspondent au changement entre les deux raideurs se situe dans la position statique du vehicule, ctest-a-dire correspondent sur la course de la suspension au point de position du vehicule lorsqu'il n'est soumis a aucune acceleration. Ce point, ci-apres denomme point de reference auto-stabilisant cree une position de stabilisation naturelle pour le vehicule. Au niveau de ce point particulier, on met en place une flexibilite de raccordement intermediaire entre la raideur en phase de compression et celle en phase de detente, et ce pour eviter un passage trop abrupte entre les deux. o Cette phase de transition necessitant une flexibilite de raccordement peut etre assuree par differentes solutions techniques dont celle envisagee dans WO-A 9104876 ou encore dans le document WO-A-9826193. En particulier, une butee en elastomere dotee d'une flexibilite asymptotique peut etre mise en ceuvre et c'est par l'intermediaire de cette butee que sera mis en action le ressort antagoniste assurant le complement de raideur necessaire a la phase de detente de ce type de suspension. Dans les montages actuels de suspension selon cette technique, on a recours d'une part a un organe de butee realisant la fonction de raccordement, et d'autre part a des ressorts. o Bien que les diverges solutions proposees donnent techniquement satisfaction tent sur le plan du comportement du vehicule que de l'industrialisation, il est apparu au demandeur que des solutions encore plus economiques devaient etre recherchees. 3 2840256 La presente invention s'inscrit dans ce cadre, et a pour but de proposer un organe de suspension implantable dans une suspension pour vehicule notamment de type automobile permettant de reduire le coOt de fabrication. Un autre avantage de ['invention est d'ameliorer la facilite d'implantation dans s la suspension, et ce par la reduction du nombre de pieces constitutives a monter. Un autre avantage de ['invention est d'assurer une aisance de reglage des criteres de raideur et d'amortissement par le biais de ['adaptation d'une seule piece. D'autres buts et avantages appara^tront au cours de la description qui suit d'un mode de realisation prefere de l'organe de suspension selon ['invention et de o divers modes de realisation de montage dans des suspensions pour vehicules. La presente invention concerne d'abord un organe de suspension pour vehicule apte a etre sollicite en compression, comprenant un element ressort deformable elastiquement lors de la sollicitation en compression et un element de butee deformable elastiquement uniquement pendant une premiere phase de sollicitation en compression. L'element-de butee et ['element ressort vent formes dans une meme piece. Selon des variantes preferees, cette organe de suspension est tel que: La piece est en materiau elastomere, - L'organe est creux pour le montage autour d'une tige, o - 11 comporte au moins un passage le long de 1'organe, sur sa surface exterieure, de sorte a pouvoir etre monte dans un amortisseur hydraulique, - Le ou les passages vent constituees de rainures axiales. L'invention a egalement trait a une suspension pour vehicules. Wile est equipee d'un organe selon ['invention. Suivant des modes de realisation preferes, cette suspension est telle que: - L'organe est monte de fa,con a etre sollicite en compression durant les phases de detente de la suspension. - Elle comporte un amortisseur hydraulique dans lequel est monte l'organe. - Elle comporte un plancher mobile s'appliquant sur une extremite de o l'organe et dote d'au moins un clapet de passage de fluide, pour engendrer un complement d'amortissement lors de la deformation de l'organe. - I'organe est place en opposition a la raideur de sustentation de la suspension - elle comporte trots phases de raideurs distinctes formees par: 4 2840256 o deux segments de raideurs lineaires dont l'un correspond a la raideur souhaitee lors de la phase de compression de la suspension, et dont l'autre correspond a la raideur souhaitee lors de la phase de detente et est environ trots fois plus raide que la s premiere o une phase de raccordement a raideur evolutive de sorte a basculer d'une fa,con extremement reguliere d'un segment de raideur lineaire a l'autre. o Les dessins cijoints vent donnes a titre d'exemples et ne vent pas limitatifs de ['invention. Ils representent seulement un mode de realisation de ['invention et permettront de la comprendre aisement. Les figures 1 a 3 schematisent la formation d'un organe selon ['invention. La figure 4 illustre un premier mode de montage de l'organe selon ['invention s dans une suspension, a l'exterieur de la partie hydraulique d'un amortisseur. Les figures 5 et 6 montrent deux autres exemples de montage de l'organe selon ['invention en opposition d'un des bras de la suspension. Les figures 7 et 8 montrent un autre mode de realisation du montage de suspension dans lequel l'organe est positionne dans un amortisseur hydraulique. o La figure 8 illustre un montage particulier de la butee avec des moyens d'amortissement de son deplacement. La figure 9 schematise des courbes course / effort constatees suivant le mode de suspension choisi, a savoir de type lineaire, progressive ou contractive@. La figure 10 montre un exemple de raideur theorique (Charge en daN / s Course en mm) d'une suspension contractive. La figure 11 montre un exemple de courbe effort/deplacement que peut reproduire un organe en elastomere selon ['invention. La figure 9 illustre particulierement les trots techniques generales actuellement envisagees pour des suspensions pour vehicule automobile. o La courbe reperee L represente la relation course / effort produite dans le cadre de suspension a flexibilite lineaire. La courbe reperee P presente la cas d'une suspension a flexibilite progressive. 2840256 Enfin, la courbe reperee C s'inscrit dans la cadre de la technique contractive. On y constate ['existence de deux phases bien distinctes en detente et en compression avec des raideurs bien determinees et differentes. Dans la zone de transition entre les phases de detente et de compression de la courbe C, une flexibilite r de raccordement est constituee. Sur l'axe d'ordonnee, on a represente ['effort de precontrainte initiale fp, ainsi que l'intervalle d'effort correspondent a la phase de raccordement fr. A titre preferential, la phase de raccordement correspondent au repere r est positionne dans la premiere partie de la course de detente, et plus precisement entre ola position statique et la premiere partie de course de detente. La realisation d'une suspension mettant en pratique ['evolution des raideurs representees a la courbe C de la figure 9, impose l'emploi de butees et d'elements deformables elastiquement. La presente invention presente un organe apte a participer a une telle srealisation de suspension. Pour y parvenir, I'organe ici presente a titre d'exemple comporte un element de butee repere 1 en figure 1, ainsi qu'un element ressort repere 2 en figure 2, les elements de butee 1 et ressort 2 etant realises dans une seule piece 13 visible en figure 3. La forme de la piece 13 illustree ntest qu'indicative. L'homme du metier est apte a envisager toutes realisations produisant les caracteristiques recherchees. De cette fa,con, on peut en particulier constituer ['element ressort necessaire a la phase de detente, ainsi que la butee apte a realiser l'arc de raccordement de la suspension contractive. L'element de butee 1 est deformable elastiquement en compression jusqu'a une valeur d 'effort predeterminee apres laquelle ['element de butee 1 n'est plus deformable. La raideur de cette partie de l'organe de suspension est done de type asymptotique. L'autre element, I'element ressort 2, est deformable elastiquement au cours de la sollicitation en compression de l'organe de suspension. Cette deformation elastique va au-d ela de la phase da ns laquelle la butee de raccordement est mise en travail elastique. 6 2840256 La piece 13 ainsi constituee par superposition de ces deux parties sera avantageusement realisee en un materiau elastomere facilement realisable en grande eerie. On forme ainsi une piece 13 unique de faible cout et apte a remplir les fonctions d'amortissement liees aux phases de detente et de raccordement de la suspension contractive@. A titre prefere, I'organe de suspension a une forme sensiblement allongee telle que representee en figure 3, et est creux afin de permettre un montage facilite notamment sur le biais d'une tige tel que cela ressort des exemples qui vent decrits o ci-apres. Suivant un premier exemple de montage illustre a la figure 4, la piece 13 est montee dans une suspension pour vehicule comprenant un amortisseur 6 de conception courante. Tel qu'illustre, la piece 13 est montee a l'exterieur de la partie hydraulique de l'amortisseur 6 represente, mais sur la tige 7 de cet amortisseur. On s comprend aisement le travail en detente et en compression de la piece 13 ainsi positionnee. Dans l'exemple represente a la figure 6, la piece 13 est positionnee en opposition d'un bras 8 de suspension, ledit bras etant pivotant autour de l'axe 9. La encore, la piece 13 est deformee en compression lors des phases de detente de la o suspension avec une deformation preliminaire de ['element de butee 1, et une phase successive ou seul ['element ressort 2 est deforme. De fa,con semblable, la figure 5 illustre un autre exemple de montage de l'organe de suspension selon ['invention au niveau d'un bras de suspension. Selon cette possibilite, on positionnera avantageusement la piece 13 de s sorte qu'elle ne fasse pas saillie au-dela du volume delimite par le bras de suspension. D'une fa,con generale, on notera que l'organe de suspension de ['invention peut etre monte sur tous types de suspension existants sur le marche. Dans un autre exemple represente aux figures 7 et 8, la piece 13 est montee so dans la partie hydraulique d'un amortisseur 6. Selon la figure 7, la piece 13 est apte a etre comprimee au sein de la partie hydraulique et egalement montee sur une tige 7 de l'amortisseur. Dans ce cadre, il est avantageux de preserver des passages de fluide le long de la piece 13 pour un bon fonctionnement de l'amortisseur hydraulique 6. En particulier, des passages 7 2840256 sous forme de rainures axiales 3 notamment visibles en figure 3 peuvent etre constitues. Le fonctionnement hydraulique de l'amortisseur 6 n'est done pas gene par ['implantation de la piece 13, mais peut etre modifie en exploitant le laminage du fluide sur la peripherie de l'organe en elastomere. En adaptant le diametre de la piece 13, on peut produire un frottement leger sur la paroi interne de l'amortisseur en phase de detente, la piece 13 gonflant legerement en compression. Cette particularite peut etre utilisee pour participer a l'amortissement par la production d'un amortissement par friction. o Dans la variante presentee a la figure 8, on a realise un plancher mobile 11 surmontant la piece 13 et presentant une pluralite de clapets 12 pour le passage de fluide afin de former la fonction de valve. La surface de butee en fin de detente n'est pas systematiquement liee mecaniquement a la piece 13, et ce grace au plancher mobile 1 1. Par l'intermediaire de plancher 11, on realise des moyens d'amortissement complementaires lors de la deformation de l'organe de suspension. En effet, le plancher mobile 11 accompagne la deformation de l'organe de suspension, mais en realisant un amortissement additionnel. En phase de decompression de l'organe,, la fonction d'amortissement o complementaire du plancher 11 persiste jusqu'a la detente complete de l'organe de suspension, d'ou un effet benefique sur le confort. On notera que la deformation en compression de l'organe de suspension, particulierement en elastomere produira ['augmentation de son diametre. On adaptera done en consequence l'encombrement de l'organe a la geometric de la suspension dans laquelle il doit s'integrer, et ce pour ne pas gener le fonctionnement notamment hydraulique de l'amortisseur. Dans ['application preferentielle aux suspensions contractive@, on a represente aux figures 10 et 11 un exemple du resultat apte a etre obtenu par ['invention ici presentee. o Dans ce cadre, la figure 10 montre ['evolution de la raideur d'une suspension avec, successivement, un premier segment lineaire correspondent a la detente de la suspension, une zone intermediaire de raideur non lineaire situee en phase de detente et produisant une evolution progressive de la raideur, un deuxieme segment 8 2840256 lineaire correspondent a la phase de compression de la suspension. La piece 13 de [' invention p rod u it, a elle seu le, les deux premieres phases. A Get effet, une piece 13 aux proprietes de raideur illustrees par la courbe de la figure 11 serait apte a donner satisfaction. 9 2840256 REFERENCES 1. Element de butee 2. Element ressort s 3. Rainures axiales 4. Amortisseur 5. Tige 6. Bras de suspension 7. Axe de pivot to 8. Surface de butee 9. Plancher mobile 1 0. Clapets 11. Piece elastomers P. Flexibilite progressive Is L. Flexibilitelineaire C. SystemeContractiveO r. Flexibilite de raccordement fp. Precontrainte initials fr. Phase de raccordement lo 2840256 REVENDICATIONS 1. Organe de suspension pour vehicule apte a etre sollicite en compression, comprenant un element ressort (2) deformable elastiquement lors de la sollicitation en compression et un element de butee (1) deformable elastiquement uniquement pendant une premiere phase de sollicitation en compression Caracterise par le fait que, L'element de butee (1) et ltelement ressort (2) vent formes dans une meme o piece (13). 2. Organe selon la revendication 1, Caracterise par le fait que, La piece (13) est en materiau elastomere. 3. Organe selon l'une quelconque des revendications 1 a 2, Caracterise par le fait, Qu'il est creux pour le montage autour d'une tige (7). 4. Organe selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, Caracterise par le fait, Qu'il comporte au moins un passage le long de l'organe, sur sa surface o exterieure, de sorte a pouvoir etre monte dans un amortisseur hydraulique. 5. Organe selon la revendication 4, Caracterise par le fait que, Le ou les passages vent constituees de rainures axiales (3). 6. Suspension pour vehicule, s Caracterise par le fait, Qu'elle est equipee d'un organe selon l'une quelconque des revendications 1 a 5. 7. Suspension selon la revendication 6, Caracterise par le fait que, o L'organe est monte de fa,con a etre sollicite en compression durant les phases de detente de la suspension. 8. Suspension selon la revendication 7, Caracterise par le fait, 11 2840256 Qu'elle comporte un amortisseur hydraulique (6) dans lequel est monte l'organe. 9. Suspension selon la revendication 8, Caracterise par le fait, s Qu'elle comporte un plancher mobile (11) s'appliquant sur une extremite de ltorgane et dote d'au moins un clapet (12) de passage de fluide, pour engendrer un complement d'amortissement lors de la deformation de l'organe. 10. Suspension selon l'une quelconque des revendications 6 a 9, o Caracterise par le fait que - I'organe est place en opposition a la raideur de sustentation de la suspension - elle comporte trots phases de raideurs distinctes formees par: o deux segments de raideurs lineaires dont l'un correspond a la raideur souhaitee lors de la phase de compression de la suspension, et dont l'autre correspond a la raideur souhaitee lors de la phase de detente et est environ trots fois plus raide que la premiere o une phase de raccordement a raideur evolutive de sorte a basculer o d'une fa,con extremement reguliere d'un segment de raideur lineaire