Brevet FR2908851A1 — publié le 20080523

-1- [0001] La présente invention concerne la liaison au sol des véhicules, en particulier les dispositifs de suspension, plus particulièrement les ressorts supportant le poids du véhicule. [0002] Le terme "liaison au sol" recouvre tous les éléments et fonctions présents, actifs ou influant dans la relation entre la caisse du véhicule et le sol sur lequel celui-ci se déplace. Font donc partie de la liaison au sol notamment les éléments suivants: pneumatique, roue, roulement de roue, porte-roue, organes de freinage, éléments de suspension (bras, triangles, jambe de force, etc...), ressorts, amortisseurs, articulations, pièces anti-vibratoires, systèmes anti-roulis, anti-blocage, anti-patinage, système de direction, de contrôle de trajectoire. [0003] Les ressorts de suspension ont pour fonction de porter constamment la charge du véhicule tout en autorisant un mouvement de débattement de suspension. [0004] De manière conventionnelle, les ressorts de suspension sont principalement de deux types, à savoir les ressorts métalliques et les ressorts pneumatiques. [0005] Les ressorts métalliques, sous la forme par exemple de lames de flexion, de barres de torsion ou de ressorts hélicoïdaux, sont les plus courants sur les véhicules automobiles. Ils ont pour inconvénients majeurs d'être relativement lourds, d'avoir une raideur donnée et constante et de transmettre des vibrations aux fréquences liées à leurs modes propres. [0006] les ressorts pneumatiques, dont l'usage est généralement réservé à des catégories de véhicules relativement coûteux, présentent l'avantage d'une grande adaptabilité mais impose la présence de lourds et coûteux moyens de régulation de leur pression interne. [0007] L'invention a donc pour objectif un ressort de suspension permettant de palier tout ou partie des inconvénients précités. [0008] L'invention propose pour cela un ressort de compression pour suspension de véhicule, ledit ressort étant essentiellement constitué d'un élément de structure cellulaire à cellules fermées à base d'élastomère couramment appelé mousse , la densité non compactée de la mousse étant inférieure à 0,2, ladite mousse étant comprimée entre une coupelle inférieure et une coupelle supérieure. [0009] De préférence, le ressort comprend une pluralité de couches de mousse, deux couches de mousse successives étant séparées par une lame rigide. 2908851 -2- [0010] De préférence, les couches de mousses et les lames rigides ont une forme conique et de préférence encore l'angle au sommet du cône est inférieur ou égal à 100 [0011] De préférence, l'élastomère est un élastomère diénique à base de caoutchouc butyle. 5 [0012] Selon une variante du ressort de l'invention, la mousse est confinée au sein d'une forme de confinement limitant son expansion radiale au cours de sa compression axiale. [0013] De préférence, le ressort selon l'invention comprend en outre une cavité centrale sensiblement étanche apte à contenir une quantité de fluide sous pression. [0014] L'invention sera mieux comprise grâce à la description des figures qui représentent 10 respectivement: Figure 1: vue schématique en perspective d'un premier mode de réalisation du ressort selon l'invention ; Figure 2: vue schématique en perspective d'un deuxième mode de réalisation du ressort selon l'invention ; 15 - Figure 3: vue schématique en perspective d'un troisième mode de réalisation du ressort selon l'invention ; - Figure 4: vue schématique en perspective d'un quatrième mode de réalisation du ressort selon l'invention ; Figure 5: vue en perspective d'un mode de réalisation d'une lame hélicoïdale destinée à 20 renforcer le ressort selon l'invention ; -Figure 6: vue en coupe d'un cinquième mode de réalisation du ressort selon l'invention ; - Figure 7: vue schématique en coupe d'une jambe de force comprenant un ressort selon l'invention ; - Figure 8: vue en coupe selon le plan A-A de la jambe de force de la figure 7. 25 Figures 9 et 10: vues en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'une jambe de force selon l'invention ; - Figure 11: vue schématique en coupe d'un sixième mode de réalisation d'un ressort selon l'invention ; - Figure 12: vue schématique en coupe selon le plan B-B du ressort de la figure 11. 30 [0015] Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent des numéros de références identiques. Leur description n'est donc pas reprise systématiquement. 2908851 -3- [0016] A la figure 1, on a représenté un ressort de suspension 1 selon l'invention. Un bloc de mousse 2 ayant une structure cellulaire à cellules fermées à base d'un élastomère constitue sa partie déformable. Le bloc de mousse est placée entre une coupelle supérieure 3 et une coupelle inférieure 4. Le bloc de mousse a ici la forme d'un cylindre de section circulaire. 5 On comprend que la force de compression F qui agit sur les coupelles du ressort provoque la déformation du bloc de mousse. L'augmentation de pression du gaz contenu dans les cellules fermées de la mousse équilibre la force F. [0017] A la figure 2, on a représenté un ressort similaire à celui de la figure 1 sauf en ce qui concerne la présence d'une cavité centrale cylindrique 6. Cette cavité peut permettre de 10 loger un élément supplémentaire, par exemple pour le guidage ou pour l'amortissement des mouvements du ressort. La cavité peut en outre (ou alternativement) contenir un fluide dont la pression est contrôlée afin de moduler la raideur du ressort. [0018] A la figure 3, on a représenté un autre mode de réalisation du ressort selon l'invention, dans lequel le bloc de mousse est en fait constitué d'une pluralité de couches 21 15 superposées (on voit 7 couches sur cet exemple). Entre chaque couche successive, une lame rigide 51 est interposée afin de réduire la propension au flambement du ressort. De préférence, les lames sont solidaires des surfaces d'appui des couches de mousse 21. Cette liaison peut être obtenue par collage, par adhérisation au cours de la réticulation de l'élastomère ou par tout autre moyen efficace en fonction des matériaux constituants respectivement la mousse 21 20 et la lame 51. [0019] Sur la figure 4, on représenté le fait que le ressort de la figure 3 peut également présenter une cavité 6 à la manière décrite à la figure 2. On comprend bien sur cette figure que les lames 51 peuvent avoir en outre pour fonction de renforcer le ressort en mousse vis-à-vis de l'effet radial de la pression interne du fluide (liquide ou gaz) contenu dans la cavité 6. 25 [0020] La figure 5 montre un mode de réalisation des lames rigides 51 dans lequel lesdites lames sont en pratique constituées d'une seule lame hélicoïdale 5. une telle lame hélicoïdale peut par exemple être obtenue par laminage conique d'une lame d'acier de grande longueur. [0021] La figure 6 représente un mode de réalisation particulier du ressort selon l'invention, vu en coupe axiale. On y reconnaît la superposition des couches de mousse 21 et des lames 51 entre les coupelles supérieure 3 et inférieure 4. Les lames 51 sont ici de forme conique ce qui favorise la stabilité de l'empilement vis-à-vis du flambement. L'angle a au 2908851 -4- sommet du cône est de préférence inférieur à 100 . Dans la cavité centrale 6 du ressort se trouve une coulisse tubulaire 7 solidaire de la coupelle inférieure 4. La coulisse a pour première fonction de guider un coulisseau 8 (grâce à des galets 9) ; le coulisseau étant interposé entre la partie inférieure et la partie supérieure de l'empilement. Sur cet exemple, la 5 coulisse tubulaire peut également avoir pour fonction de contenir un fluide sous pression. Pour cela le volume intérieur 12 de la coulisse est fermé en sa partie supérieure par une membrane étanche 10 dont l'autre extrémité est tenu à distance constante de la coupelle supérieure 3 par un poussoir 11. On comprend bien que lorsque le ressort 1 se comprime, le volume de fluide 12 se comprime également. La pression du fluide peut être contrôlée via un circuit de contrôle 10 13 comprenant une source de pression P. [0022] La figure 7 montre un combiné ressort-amortisseur selon l'invention. Un amortisseur télescopique 20 traverse et commande le ressort 1 par l'intermédiaire des coupelles supérieure 3 et inférieure 4 respectivement solidaires de la tige 22 et du corps 23 de l'amortisseur. Une membrane étanche 24 tapissant la cavité intérieure 6 peut également 15 permettre de contenir un fluide sous pression contrôlée. [0023] A la figure 8, on a représenté schématiquement le fait que la forme de la section du ressort est relativement libre et que la cavité 6 (et donc également la tige de l'amortisseur) peut être décalée par rapport à l'axe du ressort en mousse. [0024] Les figures 9 et 10 illustrent le fait que le ressort en mousse selon l'invention 20 peut en outre être confiné pour que son expansion radiale lors de sa compression axiale soit limitée. Sur cet exemple, le bloc de mousse 2 est pratiquement enveloppé par sa coupelle de confinement 31. De plus, la coupelle inférieure 41 peut avoir un profil particulier permettant de définir en combinaison avec la coupelle de confinement 31, une évolution de rigidité spécifique du ressort au cours de sa course de compression. 25 [0025] Les figures 11 et 12 représentent un autre mode de réalisation du ressort en mousse selon l'invention. Le ressort 1 utilise ici un empilement de couches de mousse 21 et de lames 51 de section variable (ici de section progressive) autour d'une cavité centrale 61. Les différentes couches de mousse peuvent être constituées de matériaux différents. [0026] La couche inférieure comporte une cavité circulaire 62 reliée à l'extérieur par 30 un canal d'alimentation 63 et reliée à la cavité centrale 61 par un canal de gonflage 65. Des clapets 64 et 66 contrôlent le sens de passage de l'air de sorte que les mouvements de compression et de détente du ressort créent et entretiennent une surpression dans la cavité 2908851 -5- centrale 61. Cette surpression peut être modulée pour faire varier la hauteur ou la raideur du ressort. [0027] Les différents modes de réalisation préférés illustrés par les figures montrent la variété des applications possibles de l'invention dont le principe commun est l'utilisation 5 d'une mousse d'élastomère comme ressort de suspension. [0028] Le ressort selon l'invention présente l'avantage d'être relativement léger, robuste et de filtrer une grande partie des vibrations. [0029] De manière générale selon l'invention, la mousse est de préférence à base d'élastomère diénique possédant un taux molaire d'unités issues de diènes inférieur à 15%. 10 [0030] Par élastomère diénique, on entend de manière connue un élastomère (homopolymère ou copolymère) issu au moins en partie de monomères diènes (monomères porteurs de deux doubles liaisons carbone-carbone, conjuguées ou non). [0031] A titre d'élastomères diéniques possédant un taux molaire d'unités issues de diènes inférieur à 15% (ces élastomère diéniques sont communément appelés essentiellement 15 saturés ), on utilise préférentiellement des copolymères d'isobutylèr_te et d'un autre comonomère, tel que l'isoprène (pour l'obtention de caoutchoucs butyle ou IIR ) ou le paraméthylstyrène (pour l'obtention d'élastomères EMDX , tel que celui commercialisé sous la dénomination EXXPRO ), notamment en raison de leur perméabilité réduite à l'air. [0032] On notera que les versions halogénées de ces copolymères d'isobutylène et 20 d'isoprène, en particulier chlorées ou bromées (caoutchoucs BI& ou CIIR , respectivement caoutchoucs bromobutyl et chlorobutyl), sont aussi utilisables. [0033] En plus de l'élastomère cité précédemment, la mousse comprend d'autres constituants utilisés classiquement. Elle comprend notamment au moins un agent de gonflement tel que l'azobisformamide permettant de 15 pce à 30 pce, parties pour cent parties 25 d'élastomères, et un système de vulcanisation permettant la réticulation de l'élastomère. [0034] Lorsque l'on parle de densité non compacté de la mousse, on fait référence à une mesure de densité réalisée lorsque le ressort ne subit aucun effort de compression dans des conditions de température et de pression atmosphérique normales (20 C, 1 atmosphère). Revendications 1. Ressort de compression (1) pour suspension de véhicule, ledit ressort étant essentiellement constitué d'une mousse (2 ;21) à cellules fermées à base d'élastomère, la densité non compactée de la mousse étant inférieure à 0,2, ladite mousse étant comprimée entre une coupelle supérieure (3) et une coupelle inférieure (4). 2. Ressort selon revendication 1, comprenant une pluralité de couches de mousse (21), deux 10 couches de mousse successives étant séparées par une lame rigide (51). 3. Ressort selon la revendication 2, dans lequel les couches de mousses et les lames rigides ont une forme conique. 15 4. Ressort selon la revendication 3, dans lequel l'angle (a) au sommet du cône est inférieur ou égal à 100 . 5. Ressort selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élastomère est un élastomère diénique à base de caoutchouc butyle. 6. Ressort selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la mousse est confinée au sein d'une forme de confinement (31) limitant l'expansion radiale de la mousse au cours de sa compression axiale. 25 7. Ressort selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une cavité centrale (6 ; 61) sensiblement étanche apte à contenir une quantité de fluide sous pression (P). 20