Brevet FR3055248A1 — publié le 20180302

SUSPENSION POUR VÉHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT DES JAUGES DE CONTRAINTE POUR ÉVALUATION DE LA CHARGE La présente invention concerne une suspension de véhicule automobile équipée de capteurs de charge, un procédé de mise au point et un procédé d'évaluation de la charge avec ces suspensions, ainsi qu'un véhicule automobile comportant de telles suspensions. Les véhicules automobiles comportent généralement pour chaque roue une suspension comprenant un ressort de suspension, un amortisseur qui freine les mouvements de la suspension, et une butée d'attaque sur laquelle la caisse vient appuyer quand elle arrive en fin de course. Par ailleurs certains véhicules, en particulier les véhicules utilitaires, comportent un système d'estimation de la charge permettant notamment de vérifier s'ils ne dépassent pas la masse totale en charge autorisée, afin de respecter cette limite et d'assurer la sécurité. La réglementation pourrait bientôt imposer la présence d'un tel système sur des véhicules utilitaires. Il est connu de disposer sur un véhicule des capteurs de débattement des suspensions, qui mesurent les débattements afin d'en déduire la charge appliquée sur le véhicule en connaissant les courbes de raideur de ces suspensions. Toutefois ce type de système de mesure pose des problèmes de précision et de fiabilité. En effet de nombreux paramètres perturbent ce calcul de la charge, notamment les dispersions de fabrication des composants de la suspension, les variations d'assiette du véhicule, les frottements dans la cinématique des suspensions, en particulier des amortisseurs et des liaisons élastiques, et le fluage de certains composants, notamment les butées en polyuréthane. Par ailleurs un système connu de mesure de la charge appliquée sur 30 une suspension, présenté notamment par les documents US-A-5979218 et JPS-A-62286816, comportent des capteurs de contraintes disposés en haut 3055248 2 d'un combiné comprenant l'amortisseur et le ressort, pour mesurer les efforts appliqués par cet amortisseur ou ce ressort sur la caisse du véhicule. Les capteurs de contraintes comportent des jauges reliées à un moyen de calcul, qui calcule l'effort à partir d'une mesure du courant passant dans 5 ces jauges. Toutefois la charge verticale appliquée sur chaque roue du véhicule est transmise à la caisse de ce véhicule par le ressort et l'amortisseur de la suspension, mais aussi en partie par les différents autres éléments de liaison comme les bras de suspension, les barres anti-dévers ou le système de 10 direction. On obtient une représentation approximative de cette charge. De plus la mesure de la charge appliquée entre le ressort et la caisse du véhicule, ne prend pas en compte des effets dynamiques de fonctionnement de la suspension qui font que la charge appliquée sur la roue peut être différente. 15 Le calcul de la charge avec un tel système de mesure peut ne pas être assez précis, en particulier pour obtenir une précision inférieure à 50kg. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, en proposant un moyen simple et efficace permettant d'estimer la charge d'un véhicule. 20 Elle propose à cet effet une suspension pour un véhicule automobile, comportant un élément porteur supportant un effort vertical venant d'un côté d'une roue de ce véhicule, et d'un autre côté d'un ressort de suspension reliant l'élément porteur à la caisse du véhicule, cette suspension étant remarquable en ce qu'elle comporte une jauge de contrainte disposée sur 25 l'élément porteur, sur le chemin transmettant l'effort vertical reliant la roue au ressort de suspension. Un avantage de cette suspension est que la jauge de contrainte disposée sur la ligne d'effort reliant le porte-moyeu au ressort de suspension, mesure la déformation de l'élément porteur venant directement de la charge appliquée sur la roue et transmise à ce ressort de suspension et au plus près de cette charge sur la roue. Des effets dynamiques de fonctionnement de la 3055248 3 suspension ne perturbent pas cette mesure de la charge, on peut obtenir une meilleure précision. La suspension selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. 5 Selon un mode de réalisation, la jauge de contrainte est fixée sur un porte-moyeu de la roue du véhicule constituant l'élément porteur. Dans ce cas, la jauge de contrainte peut être fixée à l'intérieur du porte-moyeu, au-dessus d'un roulement supportant la roue. En variante, la jauge de contrainte peut être fixée sur le côté d'un bras 10 du porte-moyeu, comportant son extrémité fixée sur la base du corps d'un amortisseur supportant le ressort de suspension. En variante, la jauge de contrainte peut être fixée sur une bague qui serre la base du corps d'un amortisseur supportant le ressort de suspension. Selon un autre mode de réalisation, la jauge de contrainte est fixée sur 15 la base du corps d'un amortisseur supportant le ressort de suspension. Selon un autre mode de réalisation, pour un train arrière du véhicule équipé de chaque côté d'un bras de suspension comprenant un côté intérieur fixé à une extrémité d'une traverse flexible, une partie arrière supportant le ressort de suspension, et un côté extérieur supportant une partie verticale 20 formant un élément porteur recevant un porte-moyeu de la roue, la jauge de contrainte peut être fixée entre la partie arrière supportant le ressort et la partie verticale. L'invention a aussi pour objet un procédé de mise au point d'un système d'évaluation de la charge d'un véhicule équipé de suspensions 25 comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui comporte une étape d'étalonnage de l'élément porteur après la dépose de la jauge de contrainte sur cet élément, établissant des caractéristiques du courant dans la jauge en fonction de charges verticales appliquées sur l'élément porteur. 30 L'invention a de plus pour objet un procédé d'évaluation de la charge d'un véhicule équipé pour chaque roue d'une suspension comprenant l'une 3055248 4 quelconque des caractéristiques précédentes, ce procédé effectuant une mesure de courant sur la jauge de contrainte de chaque suspension, et ensuite une somme des masses individuelles estimées par chacune de ces jauges. 5 L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile comportant des suspensions comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux 10 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale partielle d'un porte-moyeu d'une suspension selon l'invention ; - les figures 2 et 3 présentent des suspensions selon l'invention, du type MacPherson, comprenant deux variantes de fixation du porte-moyeu ; et 15 - la figure 4 est une vue d'un train arrière à traverse flexible comportant des suspensions selon l'invention. La figure 1 présente un porte-moyeu de suspension 2 d'un véhicule automobile, comportant un bras longitudinal 4 présentant à son extrémité un perçage pour recevoir une rotule de barre de direction. 20 Le porte-moyeu 2 comporte un alésage comprenant un roulement à billes 8 qui reçoit à l'intérieur un moyeu 10 prévu pour supporter la roue du véhicule. Un arbre de roue 12 comportant un joint d'articulation 16, présente vers l'extérieur un embout cannelé ajusté dans un perçage axial du moyeu 10 25 pour lui transmettre le couple de la motorisation, qui est maintenu à son extrémité par un écrou 14. L'ensemble des quatre porte-moyeux du véhicule supportant chacun une roue, reçoivent la masse de la totalité du véhicule qui est transmise aux roues. En additionnant la mesure de la charge portée par chacun des porte- 30 moyeux 2, on peut obtenir un calcul de la charge totale du véhicule. 3055248 5 Le porte-moyeu 2 comporte au-dessus du roulement 8, dans le chemin transmettant les efforts au ressort de suspension, vers le côté intérieur, une zone de contrainte 18 subissant des contraintes représentatives de la charge verticale appliquée par la roue sur ce porte-moyeu. 5 On applique sur la zone de contrainte 18 une jauge de contrainte qui permet en mesurant sa variation de résistance électrique d'évaluer les déformations micrométriques de la surface dues aux contraintes verticales. Avantageusement on utilise des jauges nanométriques qui sont très compactes. 10 Un calculateur électronique reçoit les informations de chacune des jauges de contrainte des suspensions des quatre roues du véhicule, pour effectuer les mesures de courant de l'ensemble des jauges. Avantageusement on dispose la jauge de contrainte sur l'élément de suspension avant l'assemblage sur le véhicule, ce qui permet de réaliser de 15 suite la calibration de cette jauge en appliquant des contraintes étalonnées sur l'élément. On évite ainsi une calibration sur le véhicule qui est toujours plus délicate à effectuer. On notera que l'utilisation d'une jauge de contrainte qui serait disposée entre deux éléments indépendants montés ensuite sur le véhicule, ne permet 20 pas de réaliser une calibration avant l'assemblage du véhicule. La figure 2 présente une suspension avant du type MacPherson, comportant un corps cylindrique d'amortisseur 20 disposé sensiblement verticalement, comprenant à mi-hauteur une coupelle 22 supportant la base d'un ressort hélicoïdal de suspension 24. L'extrémité supérieure du ressort 25 24 prend appui par l'intermédiaire d'une coupelle 26 sur la caisse du véhicule. L'amortisseur comporte une tige 28 coulissant dans le corps 20, dont l'extrémité supérieure est fixée à la caisse du véhicule. Un soufflet de protection 30 entoure la tige de l'amortisseur 28. 30 La base cylindrique du corps de l'amortisseur 22 est insérée dans une bague fendue de serrage 32 formée au bout d'un bras de liaison 36 en haut 3055248 6 du porte-moyeu 2. Chaque côté de la fente de la bague de serrage 32 comporte un bossage 34 présentant un perçage tangentiel, recevant une vis qui serre cette bague sur le corps de l'amortisseur 22. On réalise de cette manière une liaison fortement rigide entre le corps 5 de l'amortisseur 20 et le porte-moyeu 2, qui transmet entre ces deux éléments les contraintes verticales appliquées par la roue sur ce porte-moyeu. La suspension présente des surfaces comprenant une première zone de contrainte 40 sur le côté du bras de liaison 36, et une deuxième zone de 10 contrainte 42 à la base du corps de l'amortisseur 20 au-dessus de la bague de serrage 32, sur le côté tourné vers l'extérieur du véhicule, qui subissent des contraintes élevées provenant de la charge verticale appliquée sur la roue du véhicule. On applique sur une de ces zones 40, 42 une jauge de contrainte qui 15 permet d'évaluer les contraintes verticales sur l'élément, et d'en déduire la masse supportée par la roue. La figure 3 présente un porte-moyeu 2 comportant une bague fendue 32 de grande hauteur, permettant un encastrement de la base du corps de l'amortisseur 20. Deux vis de serrage tangentiel 50 superposées permettent 20 le serrage de cette bague fendue 32. De la même manière on définit une première zone de contrainte 40 sur le bras de liaison 36 du porte-moyeu 2, et une deuxième zone de contrainte 44 orientée verticalement, sur le côté de la bague de serrage 32. On applique sur une de ces zones 40, 44 une jauge de contrainte. 25 La figure 4 présente un train arrière à traverse déformable, comprenant de chaque côté un bras de suspension 60 disposé longitudinalement, comportant à l'avant une articulation transversale 62 fixée à la caisse du véhicule, et à l'arrière un plateau sensiblement horizontal 64 supportant la base du ressort de suspension. 3055248 7 Une traverse 68 légèrement déformable, comportant chaque extrémité fixée sur le côté intérieur d'un bras de suspension 60, assure la géométrie du train arrière, ainsi qu'une fonction anti-dévers par sa déformation en torsion. Chaque bras de suspension 60 comporte vers l'arrière sur le côté 5 extérieur une plaque verticale 66 disposée longitudinalement, qui supporte sur sa face extérieure un porte-moyeu de roue non représenté. Un amortisseur télescopique 72 disposé sensiblement verticalement, comporte sa base qui traverse un perçage du bras de suspension 60, pour se fixer en dessous de ce bras. 10 Chaque bord avant et arrière de la plaque verticale 66 comporte un rebord transversal formé par un pliage de la tôle. Une zone de contrainte 70 est formée par le bord arrière de la plaque verticale 66. Le bord arrière de la plaque verticale 66, disposée entre la fixation du porte-moyeu et le plateau 64 supportant le ressort de suspension, constitue 15 une zone de contrainte 70 disposée sur le chemin transmettant les efforts, représentative de la charge verticale appliquée sur ce porte-moyeu. D'une manière générale en choisissant une zone de contrainte disposée sur le chemin d'effort reliant le porte-moyeu au ressort de suspension, on obtient une contrainte mesurable représentative de l'effort 20 vertical appliqué sur ce porte-moyeu, qui provient de la charge verticale appliquée sur la roue et transmise à ce ressort. En variante la jauge de contrainte peut être installée directement sur un roulement supportant le moyeu de la roue, en particulier sur la bague extérieure fixe de ce roulement, ou dans le logement de ce roulement. 25 L'utilisation d'un seul capteur par roue, installé au plus près du porte- moyeu de cette roue sur le chemin d'effort, permet de présenter un système simple, compact et économique par rapport à d'autres solutions nécessitant plusieurs capteurs par roue. Un tel type de système de mesure peut donner une précision sur la 30 charge du véhicule inférieure à 50kg, qui est nécessaire pour répondre à des contraintes réglementaires de surveillance de la surcharge. 3055248 8 L'invention peut s'appliquer à tout type de véhicule à deux, trois, quatre roues ou plus, comprenant les remorques, les motos, les véhicules particuliers ou les véhicules utilitaires, quel que soit le type de suspension utilisé par ce véhicule. 5 REVENDICATIONS1 - Suspension pour un véhicule automobile, comportant un élément porteur (2, 20, 66) supportant un effort vertical venant d'un côté d'une roue de ce véhicule, et d'un autre côté d'un ressort de suspension (24) reliant l'élément porteur (2, 20, 66) à la caisse du véhicule, caractérisée en ce qu'elle comporte une jauge de contrainte disposée sur l'élément porteur (2, 20, 66), sur le chemin transmettant l'effort vertical reliant la roue au ressort de suspension (24). 2 - Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que la jauge de contrainte est fixée sur un porte-moyeu de la roue du véhicule constituant l'élément porteur (2). 3 - Suspension selon la revendication 2, caractérisée en ce que la jauge de contrainte est fixée à l'intérieur du porte-moyeu, au-dessus d'un roulement (8) supportant la roue. 4 - Suspension selon la revendication 2, caractérisée en ce que la jauge de contrainte est fixée sur le côté d'un bras (36) du porte-moyeu, comportant son extrémité fixée sur la base du corps d'un amortisseur (20) supportant le ressort de suspension (24). 5 - Suspension selon la revendication 2, caractérisée en ce que la jauge de contrainte est fixée sur une bague (32) qui serre la base du corps d'un amortisseur (20) supportant le ressort de suspension (24). 6 - Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que la jauge de contrainte est fixée sur la base du corps d'un amortisseur (20) supportant le ressort de suspension (24). 7 - Suspension selon la revendication 1, pour un train arrière du véhicule équipé de chaque côté d'un bras de suspension (60) comprenant un côté intérieur fixé à une extrémité d'une traverse flexible (68), une partie arrière (64) supportant le ressort de suspension, et un côté extérieur supportant une partie verticale formant un élément porteur (66) recevant un 3055248 10 porte-moyeu de la roue, caractérisée en ce que la jauge de contrainte est fixée entre la partie arrière (64) supportant le ressort et la partie verticale. 8 - Procédé de mise au point d'un système d'évaluation de la charge d'un véhicule équipé de suspensions selon l'une quelconque des 5 revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'étalonnage de l'élément porteur (2, 20, 66) après la dépose de la jauge de contrainte sur cet élément, établissant des caractéristiques du courant dans la jauge en fonction de charges verticales appliquées sur l'élément porteur (2, 20, 66). 10 9 - Procédé d'évaluation de la charge d'un véhicule équipé pour chaque roue d'une suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il effectue une mesure de courant sur la jauge de contrainte de chaque suspension, et ensuite une somme des masses individuelles estimées par chacune de ces jauges. 15 10 - Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte des systèmes de suspension selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.