Brevet FR2963072A1 — publié le 20120127

DISPOSITIF AMORTISSEUR POUR VÉHICULE DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine des amortisseurs et notamment aux adaptations permettant de mieux gérer la réactivité d'un amortisseur en regard de changement brusque intervenant sur la surface sur laquelle circule le véhicule. DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR Les amortisseurs à huile classiques ont pour inconvénient de ne pas réagir de façon adaptée lorsque la réaction du sol vient à compenser le poids du véhicule comme par exemple lors du passage de la roue dans un trou ou lorsque la roue décolle du sol. En effet, dans cette condition, le système d'amortisseur va se détendre de façon lente. Par conséquent, lorsque la réaction du sol redevient élevée, le système d'amortisseur n'est pas dans sa position de détente et ne peut donc pas assurer un amortissement optimal. Pour résoudre ce problème, le document FR 2796 431 décrit un système d'amortisseur à huile comprenant un corps dans lequel coulisse un piston monté sur une première extrémité d'une première tige, le piston formant une chambre supérieure et une chambre inférieure dans le corps, le système d'amortisseur comprenant également un ressort monté de façon coaxiale par rapport au corps pour répercuter le poids du véhicule sur une coupelle solidaire de la deuxième extrémité de la première tige. Ce système d'amortisseur est remarquable en ce que le piston comprend un passage libre entre la chambre supérieure et la chambre inférieure, obturé lorsque le poids répercuté par le ressort et la force de la réaction du sol appliquée sur la queue du système d'amortisseur sont importants, et ouvert lorsque la somme de ces forces tend à s'annuler ou lorsque - 2 ces forces sont faibles, l'ouverture du passage permettant une détente rapide du système d'amortisseur. Un autre inconvénient rencontré dans les amortisseurs classiques dans une telle situation, concerne le comportement de la butée de fin de course. La fonction d'une butée de fin de course est d'amortir l'arrêt de la tige du vérin de l'amortisseur lorsque celle-ci s'enfonce dans le corps d'amortisseur et atteint le point de compression maximale. En effet, lorsque le véhicule est en phase de réception d'une bosse ou d'un trou, la tige vérin s'enfonce à haute vitesse dans le corps de l'amortisseur jusqu'à atteindre dans certains cas le maximum de sa course. La présence d'une butée doit permettre d'éviter à l'amortisseur de talonner brutalement. Il est connu dans l'art antérieur des amortisseurs hydrauliques pourvus de butées en matériau amortissant tel que le caoutchouc, mais ce genre de butée résiste mal aux chocs violents et répétés. Une solution à ce problème est proposée dans le document WO 2004040164 qui décrit une butée hydraulique de fin de course pour système d'amortisseur comprenant un piston de butée solidaire d'une tige vérin coulissant dans le corps de l'amortisseur, comprenant également un corps de butée fixé à l'extrémité supérieure du corps de l'amortisseur, une portion cylindrique du piston de butée venant emprisonner et comprimer un volume d'huile contenu dans un logement interne ouvert du corps de butée lors du mouvement de compression de l'amortisseur. Cette butée est remarquable en ce que le logement interne du corps de butée est symétrique de révolution et pourvu d'une portion d'entrée tronconique, suivie de plusieurs portions tronconiques, de conicités décroissantes, la portion proche du fond du logement étant cylindrique de diamètre légèrement supérieur au diamètre du piston de butée, pour permettre, au cours du mouvement d'enfoncement du piston de butée dans le logement, qu'une fraction du volume - 3 - d'huile contenu dans le corps de butée puisse refluer entre le piston et le corps de butée, cette fraction diminuant au fur et à mesure de l'avancée du piston de butée. De telles caractéristiques permettent d'engendrer une résistance à l'enfoncement croissante, et la formation d'un film d'huile à haute pression entre le piston et le corps de butée qui lubrifie le contact entre les surfaces de ces deux pièces lors des mouvements alternés et répétés du piston de butée dans le logement du corps de butée. Cette butée permet un arrêt progressif de la tige vérin de l'amortisseur quelle que soit la vitesse d'enfoncement de la tige vérin, qui élimine le frottement métal contre métal entre le piston et le corps de butée, et qui conserve des caractéristiques d'amortissement sensiblement constantes dans le temps. Bien que répondant aux besoins des utilisateurs, la demanderesse a constaté que la mise en oeuvre de ces solutions avaient pour conséquence une multiplication des équipements dédiés qui devaient être spécifiques à chaque 20 véhicule et souvent à chaque roue du véhicule. De tels inconvénients augmentent les coûts de production, rendent difficile une mise en série et ne permettent pas une diffusion à grande échelle de tels équipements. 25 DESCRIPTION DE L'INVENTION Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches qui ont abouti à la conception d'un dispositif amortisseur de véhicule permettant de résoudre les problèmes de l'art antérieur en gérant par une mise 30 en oeuvre électronique le comportement de l'amortisseur qui jusqu'ici était géré mécaniquement. Pour ce faire, le dispositif amortisseur pour véhicule à roues du type de celui comprenant notamment un vérin hydraulique qui, comprenant un corps à l'intérieur 35 duquel se déplace un piston divisant ledit corps en deux chambres et relié à une première extrémité de tige, 10 15 - 4 l'autre extrémité étant extérieure au corps, contrôle le mouvement d'un bras de suspension assurant la liaison entre la fusée de la roue et le châssis du véhicule, est remarquable en ce qu'il comprend une valve hydraulique reliée aux deux chambres du vérin pour réaliser le remplissage et la vidange des chambres dudit vérin à des fins de mise en mouvement et contrôle de la tige du vérin selon les aspérités de la surface sur laquelle la roue est en contact. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse en ce qu'elle autorise une gestion électronique du comportement de l'amortisseur. Elle permet d'adapter le fonctionnement de la valve et donc le comportement de l'amortisseur au type de 15 véhicule de roue, de terrain etc.. En gérant aussi bien la sortie que la rentrée de tige, elle permet de supprimer la présence jusqu'ici nécessaire d'un ressort autour de l'amortisseur. En effet comme décrit dans l'art antérieur, la mise en place d'un 20 système de détente rapide exigeait jusqu'ici la présence d'un ressort autour de l'amortisseur. Le nouveau dispositif amortisseur de l'invention est donc remarquable en ce qu'il peut non seulement s'installer sur une suspension équipée d'un ressort hélicoïdal coaxial mais 25 également sur d'autres types de suspension telles celles : - à barre de torsion, - à lame, - à ressort hélicoïdal déporté, - etc... 30 Le champ d'application du dispositif amortisseur à détente rapide de l'invention est donc beaucoup plus vaste que celui des dispositifs de l'art antérieur. Ainsi, lorsque la charge sur la roue diminue, la valve va commander la sortie de tige afin que 35 l'amortisseur puisse remplir son rôle malgré l'amplitude angulaire prise par le bras de suspension. Cette gestion - 5 peut évoluer selon la surface sur laquelle roule le véhicule. Ainsi, il n'est plus nécessaire de régler à l'avance le comportement de l'amortisseur et il n'est pas non plus nécessaire de prévoir des pièces dédiées selon le comportement choisi, étant donné que seule la gestion du comportement de la valve hydraulique change. Cette caractéristique permet de simplifier mécaniquement l'amortisseur qui ne nécessite plus la présence d'orifice de passage et d'une géométrie complexe dédiée à la détente rapide recherchée. Elle permet d'envisager en outre une production en série de tels amortisseurs. Selon une autre caractéristique, la chambre dudit vérin est reliée à un absorbeur de choc de type butée hydraulique. Néanmoins, selon un mode de réalisation préféré mais non limitatif, la commande de la valve va également permettre de se passer d'un sous-ensemble de type butée hydraulique puisque la valve va commander aussi bien la sortie que la rentrée du liquide dans les deux chambres du vérin. Ainsi, l'exploitation d'une valve hydraulique comme proposée par l'invention permet de supprimer des sous-ensembles complexes jusqu'ici nécessaires et résout les inconvénients de l'art antérieur. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le dispositif comprend un module de gestion électronique qui, en fonction des informations issus d'un module de mesure, commande la valve hydraulique. Ce module de gestion électronique a à sa disposition, plusieurs procédés de fonctionnement permettant de gérer le fonctionnement de la valve hydraulique selon le but recherché et selon le terrain sur lequel roule le véhicule. Plus simplement, la commande de la valve peut, selon une autre caractéristique, être mise en oeuvre par un module de contrôle consistant en un interrupteur 10 15 20 25 30 35 - 6 - électrique commandant, par son ouverture ou sa fermeture, l'arrêt ou la mise en marche de ladite valve hydraulique. La prise de mesure et notamment la détection de la perte de réaction sur la roue peuvent être réalisées de 5 différentes façons. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse, ledit module de mesure comprend une jauge de contrainte installée sur ledit bras afin de déterminer la charge à laquelle est soumise la roue. Un tel choix est particulièrement judicieux en ce qu'il permet de connaître l'effort de contact du pneumatique sur le sol. Selon un autre mode de réalisation, une telle jauge de contrainte peut être associée à une jauge angulaire afin de déterminer le débattement angulaire dudit bras et permettre la mise en oeuvre d'une suspension active. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un dessin schématique d'un mode de réalisation d'une suspension de roue d'une automobile équipé d'un mode de réalisation d'un amortisseur conforme à l'invention; La figure 2 est un schéma électronique d'un mode de réalisation du traitement du signal transmis par la jauge de contrainte; La figure 3 est un dessin schématique d'une vue en coupe d'un mode de réalisation de la valve conforme à l'invention, en position normale, La figure 4 illustre la valve en position ouverte au maximum. DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS - 7 Le dessin de la figure 1 illustre l'extrémité d'un essieu de véhicule équipée du dispositif de l'invention. Comme classiquement, cette extrémité regroupe un bras de suspension 100 assurant le support d'une fusée de roue à des fins de guidage en rotation de la roue R. Un dispositif amortisseur D accompagne les mouvements de ce bras de suspension 100. Ce dispositif amortisseur pour véhicule à roue du type de celui comprenant notamment un vérin hydraulique 10 200 contrôle le mouvement du bras de suspension 100 assurant la liaison entre la fusée de la roue R et le châssis du véhicule référencé C. Le vérin comprend un corps 210 à l'intérieur duquel se déplace un piston 220 divisant ledit corps en deux chambres et relié à une première extrémité 310 d'une tige 300, l'autre extrémité 320 étant extérieure au corps et vient s'articuler audit bras de suspension 100. Conformément à l'invention, le dispositif comprend une valve hydraulique 400 reliée aux deux chambres du vérin 200 pour réaliser le remplissage et/ou la vidange des chambres dudit vérin à des fins de mise en mouvement et contrôle du mouvement de la tige 300 du vérin 200 selon les aspérités de la surface sur laquelle la roue R est en contact. 25 Comme illustré, le dispositif comprend en outre un module de gestion électronique 500 qui en fonction des informations issues d'un module de mesure 600 commande la valve hydraulique 400. Ainsi, lorsque par exemple, la roue perd le contact 30 avec le sol, le module de mesure 600 relève un franchissement du minimum de contrainte auquel est soumise la roue R. Cette limite basse franchie déclenche un signal électrique qui va contrôler la valve hydraulique 400 par l'intermédiaire d'un module de 35 gestion et de contrôle. Le signal de contrôle va alors ouvrir la valve de façon à détendre rapidement la tige 15 20 5 15 20 25 30 35 -8- lorsque la roue perd le contact avec le sol. Ainsi, la suspension de roue conforme à l'invention s'étend plus rapidement et le contact de la roue avec le sol est amélioré. Selon un mode de réalisation préféré, ledit module de mesure 400 est constitué par une jauge de contrainte installée sur ledit bras 100 afin de déterminer la charge à laquelle est soumise la roue R. Selon un autre mode de réalisation, la jauge de contrainte est montée sur l'amortisseur même ou sur tout élément supportant une charge significative issue de la roue dont l'amortissement doit être contrôlé. Ce module de mesure, les moyens permettant de transmettre lesdites mesures et leur moyen de traitement à des fins de commande de la valve sont illustrés plus précisément sur le dessin de la figure 2. La jauge de contrainte 600 mesure la charge. Le signal issu de la jauge de contrainte 600 est amplifié par un pont de wheatstone 710. Lorsque le circuit intégré 720 mesure un voltage au-delà d'une valeur seuil, il déclenche. Le voltage minimal et en conséquence la charge minimale en dessous de laquelle le dispositif doit ouvrir la valve, est défini au moyen d'un potentiomètre 730. Bien entendu, la valeur déclenchante peut être une valeur maximale au-dessus de laquelle le dispositif doit ouvrir la valve. Le signal issu du circuit intégré 720 est traité avec un transistor 740 et un relais 750 qui contrôle le mouvement d'un contacteur 760 qui alimente ou non un solénoïde 410 appartenant à la valve 400. En effet, le champ magnétique créé par le solénoïde activé assure le mouvement en translation d'une tige 420 de valve commandant la fermeture et l'ouverture de la conduite de fluide hydraulique. Selon le procédé envisagé, lorsque le solénoïde est activé du fait d'une chute de charge mesurée, la tige de 10 15 20 25 30 - 9 - valve est déplacée de sorte que le flux hydraulique soit plus important dans l'amortisseur et que la roue puisse revenir au contact du sol plus rapidement. La commande de la tige de valve 420 par le solénoïde 410 et les effets de ses mouvements sont illustrés plus en détails par les dessins des figures 3 et 4. Selon ce mode de réalisation, la tige de valve 420 comprend un moyen d'ajustement de rebond 430 constitué par une butée mécanique définissant une position de repos et en conséquence une ouverture minimale de la valve permettant de définir l'envergure du rebond d'amortissement en situation normale d'utilisation. Cette position de base est maintenue au moyen d'un ressort 440. Lorsque la charge sur la roue diminue en dessous d'un seuil prédéterminé, le module de contrôle électronique assure l'alimentation électrique du solénoïde 410. Les forces magnétiques assurent une poussée supérieure à la raideur du ressort 440 et la tige de valve 420 se meut de façon à libérer l'ouverture 450 et permettre le passage plus important pour le fluide F. La tige de vérin peut sortir plus rapidement et la roue R peut alors rester au contact avec le sol. On comprend que le dispositif qui vient d'être ci-dessus décrit et représenté, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 35 10 15 20 25 30 35 REVENDICATIONS1. Dispositif amortisseur (D) pour véhicule à roues du type de celui comprenant notamment un vérin hydraulique (200) qui, comprenant un corps (210) à l'intérieur duquel se déplace un piston (220) divisant ledit corps en deux chambres et relié à une première extrémité (310) de tige (300), l'autre extrémité (320) étant extérieure au corps, contrôle le mouvement d'un bras de suspension (100) assurant la liaison entre la fusée de la roue (R) et le châssis (C) du véhicule, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend une valve hydraulique (400) reliée aux deux chambres du vérin (200) pour réaliser le remplissage et/ou la vidange des chambres dudit vérin (200) à des fins de mise en mouvement et de contrôle de la tige (300) du vérin selon les aspérités de la surface sur laquelle la roue (R) est en contact. 2. Dispositif (D) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend un module de gestion électronique (500) qui, en fonction des informations issus d'un module de mesure (600), commande la valve hydraulique (400). 3. Dispositif (D) selon la revendication 2, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ledit module de mesure (600) comprend une jauge de contrainte installée sur ledit bras (100) afin de déterminer la charge à laquelle est soumise la roue (R). 4. Dispositif (D) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE la chambre dudit vérin (200) est reliée à un absorbeur de choc de type butée hydraulique. 5. Dispositif (D) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend un module de contrôle consistant en un interrupteur électrique commandant, par son ouverture ou sa fermeture, l'arrêt ou la mise en marche de ladite valve hydraulique (400). 6. Dispositif (D) selon la revendication 2, 2963072 - 11 - CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ledit module de mesure (600) comprend une jauge angulaire afin de déterminer le débattement angulaire dudit bras (100). 7. Dispositif (D) selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il s'installe sur les suspensions présentant les configurations suivantes - à ressort hélicoïdal coaxial, - à barre de torsion, - à lame, - à ressort hélicoïdal déporté. 20 25 30 35