Brevet FR2979586A1 — publié le 20130308

Système de suspension d'un véhicule automobile. L'invention relève du domaine des suspensions élastiques d'un véhicule automobile. Elle a pour objet un système de suspension d'un véhicule automobile. Elle a aussi pour objet un véhicule automobile équipé d'un tel système de suspension. Le document FR 2,892,973 (Peugeot Citroën Automobiles SA) décrit un système de suspension d'un véhicule automobile qui est interposé entre une caisse et une roue du véhicule automobile. Le système de suspension comprend un ressort hélicoïdal de suspension monté en parallèle avec un dispositif de suspension. Ce dernier comprend une première paire d'éléments parallèles de suspension à ressort et amortisseur hydraulique ainsi qu'une deuxième paire d'éléments parallèles de suspension à ressort et amortisseur hydraulique qui sont associées l'un à l'autre en série. Une masse formant batteur est montée entre les deux paires d'éléments parallèles de suspension. La masse oscille avec les paires d'éléments parallèles de suspension lorsque le véhicule automobile est soumis à une excitation due aux aspérités d'une chaussée sur laquelle se déplace le véhicule automobile. La masse atténue des amplitudes de déplacement de la caisse à des fréquences critiques de fonctionnement, telles qu'une fréquence propre de la caisse et/ou une fréquence de battement de roue. Un tel système de suspension mérite d'être optimisé pour améliorer un confort vibratoire en roulage du véhicule automobile sur une chaussée dégradée, notamment pour répondre de manière satisfaisante à des trépidations et/ou des percussions. Plus particulièrement, lors d'un tel roulage, deux modes sont excités : un mode rebond de roue situé entre 10 Hz et 20 Hz et un mode de torsion de caisse situé entre 15 Hz et 35 Hz. De telles excitations portent préjudice au confort de passagers du véhicule automobile ce qu'il est préférable d'éviter. Le but de la présente invention est de proposer un système de suspension d'un véhicule automobile qui est destiné à être interposé entre une caisse et une roue du véhicule automobile, un tel système de suspension étant robuste, léger, facile à mettre au point et pouvant atténuer et/ou dissiper de manière satisfaisante des excitations en un mode rebond de roue, notamment situé entre 10 Hz et 20 Hz et/ou en un mode de torsion de caisse, par exemple compris entre 15 Hz et 35 Hz. Un système de la présente invention est un système de suspension d'un véhicule automobile. Le système de suspension comprend un corps d'amortisseur et une tige d'amortisseur. Selon la présente invention, le système de suspension comprend un dispositif d'absorption non-linéaire de vibrations. Le dispositif d'absorption non-linéaire de vibrations comprend avantageusement un carter logeant un organe de rappel équipé d'une masse. Selon une variante, le carter est solidaire du corps d'amortisseur. Selon une autre variante, le carter est solidaire de la tige d'amortisseur. Le carter comprend préférentiellement une paroi proximale et une paroi distale respectivement pourvues d'une butée proximale et d'une butée distale. De préférence, une face proximale de masse est placée à une distance proximale d'un sommet proximal de la butée proximale qui est égale à une distance distale prise entre une face distale de masse et un sommet distal de la butée distale. Au moins un couple de dispositifs de rappel est par exemple interposé entre une face latérale de la masse et une paroi latérale du carter. La tige d'amortisseur comprend avantageusement un piston mobile en translation à l'intérieur du corps d'amortisseur. De préférence, la tige d'amortisseur traverse successivement la paroi proximale, la masse et la paroi distale, la masse étant montée coulissante sur la tige d'amortisseur. Un véhicule automobile de la présente invention est principalement reconnaissable en ce que le véhicule automobile est équipé d'un tel système de suspension. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : Les figure 1 à figure 4 sont des vues schématiques en coupe de variantes de réalisation d'un système de suspension d'un véhicule automobile de la présente 20 invention. La figure 5 est un diagramme de bifurcation simplifié de l'un quelconque des systèmes de suspension représentés sur les figures précédentes Sur les figures 1 à 4, un système de suspension 1 d'un véhicule automobile est 25 destiné à être interposé entre une caisse 2 et une roue 3 du véhicule automobile. Le système de suspension 1 comprend un corps d'amortisseur 4 muni d'une tige d'amortisseur 5. Cette dernière comporte un piston 6 qui circule en translation à l'intérieur d'un volume interne 7 délimité par le corps d'amortisseur 4. Le corps d'amortisseur 4 est par exemple agencé en un tube cylindrique d'un premier 30 diamètre D1. Le piston 6 est alors conformé en une galette circulaire qui est ménagée à l'intérieur d'un plan de galette P1 sensiblement orthogonal à un axe de tige Al selon lequel est ménagé la tige d'amortisseur 5. Le système de suspension 1 comprend avantageusement un dispositif d'absorption non-linéaire de vibrations 8. Ce dernier comprend un carter 9 délimitant une enceinte 10. Le carter 9 est préférentiellement agencé en un tube cylindrique d'un deuxième diamètre D2 sensiblement équivalent au premier diamètre D1 du corps d'amortisseur 4. Le carter 9 comporte deux parois d'extrémité 11,12, dont une paroi proximale 11 munie d'un orifice proximal 13 et une paroi distale 12 munie d'un orifice distal 14. L'orifice proximal 13 et l'orifice distal 14 sont ménagés en vis-à-vis l'un de l'autre, préférentiellement selon un axe 10 de symétrie A2 du carter 9, qui est notamment confondu avec l'axe de tige Al. La tige d'amortisseur 5 est emboîtée à l'intérieur du carter 9 par l'intermédiaire de l'orifice proximal 13 et de l'orifice distal 14 pour s'étendre de part en part du carter 9. 15 La paroi proximale 11 du carter 9 comporte une face proximale interne 15 qui est orientée vers l'enceinte 10 et la paroi distale 12 du carter 9 comporte une face distale interne 16 qui est également orientée vers l'enceinte 10. Autrement dit, la face proximale interne 15 et la face distale interne 16 sont placées en vis-à-vis l'une de l'autre et bordent l'enceinte 10. La face proximale interne 15 et la face 20 distale interne 16 sont préférentiellement orthogonales à l'axe de tige Al et à l'axe de symétrie A2 du carter 9. La face proximale interne 15 est équipée d'un organe de rappel 19 logé à l'intérieur de l'enceinte 10. Plus particulièrement, l'organe de rappel 19 enveloppe 25 au moins partiellement la tige d'amortisseur 5. A cet effet, l'organe de rappel 19 est de préférence un ressort hélicoïdal. L'organe de rappel 19 comporte une extrémité proximale 21 fixée sur la face proximale interne 15. L'organe de rappel 19 comporte une extrémité distale 22 qui est munie d'une masse 20, notamment agencée en un corps annulaire apte à coulisser le long de la tige d'amortisseur 5. 30 La masse 20 comporte un orifice de masse 40 à l'intérieur duquel la tige d'amortisseur 5 est logé. La masse 20 comprend une face proximale de masse 23 qui est placée en vis-à-vis de la face proximale interne 15 et une face distale de masse 24 qui est placée en vis-à-vis de la face distale interne 16. Ces dispositions sont telles que la tige d'amortisseur 5 en sortie du corps d'amortisseur 4 traverse successivement la paroi proximale 11, puis la face proximale interne 15, puis la face proximale de masse 23, puis la masse 20, puis la face distale de masse 24 puis la face distale interne 16, puis la paroi distale 12 pour émerger finalement hors du carter 9. Sur la figure 1 et la figure 2, la face proximale interne 15 et la face distale interne 16 sont respectivement munies d'une butée proximale 17 et d'une butée distale 18. Les butées 17,18 sont préférentiellement réalisées en un matériau élastomère et par exemple rapportées par vulcanisation sur les faces internes 15,16. Les butées 17,18 sont destinées à créer une non-linéarité de raideur suivant l'axe de tige A1. A l'équilibre, c'est-à-dire en l'absence de toute excitation du système de suspension 1, autrement dit à l'arrêt du véhicule automobile, la face proximale de masse 23 est placée à une distance proximale H1 d'un sommet proximal 25 de la butée proximale 17 qui est égale à une distance distale H2 prise entre la face distale de masse 24 et un sommet distal 26 de la butée distale 18. Le sommet proximal 25 est le point de la butée proximal 17 qui est le plus proche de la face proximale 23 de la masse 20. Le sommet distal 26 est le point de la butée distale 18 qui est le plus proche de la face distale 24 de la masse 20. Autrement dit, à l'équilibre l'organe de rappel 19 compense un poids de la masse de telle sorte que la masse 20 soit placée à équidistance de la paroi proximale 11 et de la paroi distale 12. Ces dispositions sont notamment dues à un choix approprié d'une raideur k de l'organe de rappel 19 pour compenser un tel poids de la masse 20. Une telle raideur est notamment telle qu'une précontrainte de l'organe de rappel 19 est la plus faible possible. Sur la figure 3 et la figure 4, un couple de dispositifs de rappel 28 est interposé entre la masse 20 et le carter 9 à l'intérieur de l'enceinte 10. Plus particulièrement, les dispositifs de rappel 28 sont disposés entre une paroi latérale 29 du carter 9 et une face latérale 30 de la masse 20. De préférence, la paroi latérale 29 et la face latérale 30 sont ménagées selon une direction commune D3 qui est sensiblement parallèle à l'axe de tige A1. Les dispositifs de rappel 28 sont préférentiellement des ressorts linéaires. Les dispositifs de rappel 28 sont aptes à créer un effort F du type : F . km3/(2. L2) Dans laquelle : - k est la raideur de chaque dispositif de rappel 28, - x est le déplacement de la masse 20 selon l'axe A1, - L est la longueur de chaque dispositif de rappel 28. De tels dispositifs de rappel 28 sont destinés à créer une non-linéarité de raideur suivant l'axe de tige A1. Sur la figure 1 et la figure 3, le carter 9 est solidaire de la tige d'amortisseur 5. Des moyens de fixation 26 du carter 9 sur la tige d'amortisseur 5 sont par exemple interposés entre d'une part la tige d'amortisseur 5 et d'autre part la paroi proximale 11 et la paroi distale 12 du carter 9. Les moyens de fixation 26 sont par exemple des moyens de fixation par soudage ou analogue. Ces dispositions sont telles que des vibrations excitant un mode de torsion de la caisse 2, par exemple situé entre 15 Hz et 35 Hz, sont efficacement dissipées. Sur la figure 2 et la figure 4, le carter 9 est solidaire du corps de l'amortisseur 4. Des moyens de solidarisation 27 du carter 9 sur la tige d'amortisseur 5 sont par exemple interposés le carter 9 et le corps d'amortisseur 4. Les moyens de solidarisation 27 sont par exemple des moyens de solidarisation par soudage ou analogue. Ces dispositions sont telles que des vibrations excitant un mode de rebond de roue 3, par exemple compris entre 10 Hz et 20 Hz, sont efficacement dissipées. Un tel dispositif d'absorption non-linéaire de vibrations 8 ne comporte pas de fréquence propre d'oscillation, cette dernière variant selon une amplitude 2 9 795 86 7 d'oscillation A. A titre d'exemple, un oscillateur de masse m et de raideur essentiellement non-linéaire cubique k présente une fréquence d'oscillation f approchée à l'ordre 1 qui est définie par la relation suivante : f= Tr.A.(3.k.l.m)(112) 5 dans laquelle A est l'amplitude d'oscillation. En se reportant sur la figure 5 qui illustre un diagramme de bifurcation simplifié d'un oscillateur non-linéaire 28 et celui d'un oscillateur linéaire 29 de fréquence propre fo, il est remarquable que l'oscillateur non-linéaire 28 a la possibilité de 10 capturer une résonance de rapport 1:1 avec l'oscillateur linéaire 29, s'il subit une excitation suffisante, notamment d'une amplitude A supérieure à une amplitude-seuil Ao de telle sorte que l'oscillateur non-linéaire 19 présente une fréquence d'oscillation f supérieure à la fréquence propre fo. 15 Etant donné la dissipation naturelle inhérente à tout système mécanique, une énergie vibratoire pompée lors de la capture de résonnance n'est pas entièrement rendue à l'oscillateur linéaire 29 en raison du désaccord en fréquence de l'oscillateur non-linéaire 28. L'énergie vibratoire pompée est irrémédiablement stockée à l'intérieur de l'oscillateur linéaire pour y être dissipée. Un avantage que 20 procure l'oscillateur non-linéaire 28 réside en un pompage irréversible de l'énergie vibratoire d'une structure principale (la caisse 2 ou la roue 3 du véhicule automobile) et sa restitution à l'intérieur d'un système secondaire (le dispositif d'absorption non-linéaire de vibrations 8). Le dispositif d'absorption non-linéaire de vibrations 8 assure une raideur non-linéaire entre le carter 9 et la masse 20. 25 Ces dispositions sont telles que la masse 20 est à même d'entrer en résonance avec un quelconque mode de vibrations d'énergie suffisante d'un système de suspension 1 pour pomper de manière irréversible une telle énergie en vue de la dissiper. 30 Finalement, un tel système de suspension 1 est robuste. De surcroît, un tel système de suspension 1 ne nécessite pas un accord en fréquence, tous les modes ayant une énergie d'excitation vibratoire suffisante pouvant être dissipé. De plus, la masse 20 est au moins deux fois plus légère qu'une masse de l'art antérieur pour une efficacité équivalente sur un des modes susvisés. Enfin, un tel système de suspension 1 ne nécessite pas de trouver un compromis sur des lois d'amortisseur que présente un système de suspension de l'art antérieur.