Brevet FR3096613A1 — publié le 20201204

Description Titre de l'invention : DISPOSITIF de freinage DE SUSPENSION DE VEHICULE COMPRENANT DES COLONNES DE FLUIDE INERTIELLES [0001] La présente invention concerne un dispositif de freinage hydraulique du mouvement de suspension de véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé de tels dispositifs de freinage. [0002] Les véhicules automobiles comportent sur chaque roue un amortisseur disposé en parallèle d'un ressort de suspension, qui amortit le mouvement de la suspension en le freinant afin d'assurer le confort, la tenue de caisse du véhicule et la tenue de route. [0003] Le ressort, généralement métallique, permet de maintenir l'assiette statique ou quasi- statique du véhicule, en fonction de sa charge. Pour l'amortisseur, on utilise généralement des amortisseurs hydrauliques comprenant une tige liée à un piston se déplaçant dans un cylindre en délimitant deux chambres, avec une limitation des passages du fluide d'une chambre à l'autre afin de freiner les mouvements de cette tige. [0004] Toutefois afin d'améliorer le freinage de la suspension à certaines fréquences, en par- ticulier aux fréquences propres de la caisse du véhicule, un dispositif de freinage à inertie connu, présenté notamment par le document ER-A1-3058678, comporte un vérin hydraulique entraîné par les mouvements de la suspension, comprenant deux chambres séparées par un piston, et reliées par une colonne de fluide formant une inertie additionnelle. [0005] On ajoute ainsi une inertie apparente de la caisse du véhicule permettant de descendre la fréquence propre d'oscillation de cette caisse sur ses suspensions, appelée mode de pompage, et aussi d'en limiter ses oscillations. De plus un dispositif commandé de modification de la longueur de la colonne de fluide permet suivant les besoins d'adapter l'inertie additionnelle. [0006] Toutefois le dispositif commandé de ce système nécessite un moyen de commande de la suspension, pouvant comporter en particulier une liaison électrique, ce qui ajoute une complexité et des coûts. [0007] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. [0008] Elle propose à cet effet un dispositif de freinage de suspension de véhicule au- tomobile équipé de moyens de fixation en parallèle d'un ressort de suspension, comportant un vérin comprenant un piston séparant deux chambres qui se déplace avec la suspension, et comportant un circuit hydraulique principal équipé d'une colonne de 2 fluide inertielle principale reliant les deux chambres, ce dispositif étant remarquable en ce qu'il comporte un circuit hydraulique secondaire indépendant du vérin, passant par la colonne inertielle principale, comprenant de chaque côté de cette colonne inertielle principale un accumulateur de pression formant un ressort. [0009] Un avantage de cc dispositif de freinage est qu'on peut facilement régler les valeurs de l'inertie donnée par la colonne inertielle secondaire, et de la raideur des accumulateurs de pression, pour former une flexibilité hydraulique permettant d'introduire une fréquence de coupure calée sur celle du mode de pompage de la caisse du véhicule. On obtient de manière simple et économique, sans utiliser de commande extérieure, un dispositif de freinage qui répond aux différents impératifs de tenue dc la caisse, et de filtrage des fréquences plus élevées, de rebond de la roue en particulier. [0010] Le dispositif de freinage selon l'invention peut comporter, de plus, une ou plusieurs des caractéristiques suivantes qui peuvent être combinées entre elles. [0011] Avantageusement, le circuit principal comporte au moins un amortisseur principal formant une perte de charge disposée en série dans ce circuit. [0012] Avantageusement, l'ensemble composé des circuits secondaires comporte au moins une colonne dc fluide inertielle secondaire disposée entre les deux accumulateurs de pression pour former un batteur. [0013] Dans ce cas, le circuit secondaire peut comporter une colonne inertielle secondaire disposée de chaque côté de la colonne inertielle principale. [0014] Avantageusement, le circuit secondaire comporte au moins un amortisseur se- condaire formant une perte de charge disposée en série dans ce circuit. [0015] Dans ce cas, chaque accumulateur de pression peut comporter un amortisseur se- condaire disposé à sa sortie. [0016] Avantageusement, le circuit secondaire comporte deux clapets de saturation disposés en opposition de sens l'un par rapport à l'autre, en parallèle de la colonne inertielle principale, ou comporte un amortisseur non-linéaire. [0017] L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile équipé de suspensions, re- marquable en ce qu'il comporte des suspensions comprenant un dispositif de freinage comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. [0018] Avantageusement, le circuit hydraulique secondaire présente une fréquence de coupure du circuit hydraulique principal qui est supérieure à la fréquence de 2,5 Hz. [0019] Avantageusement, le circuit secondaire comportant deux clapets de saturation disposés en opposition de sens l'un par rapport à l'autre, en parallèle de la colonne inertielle principale, présente un effet de coupure dynamique qui écrête les efforts au-dessus de la fréquence de 4 Hz. [0020] L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages appa- raîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, 3 en référence aux dessins annexés dans lesquels : [0021] [fig.1] est un graphique présentant l'accélération verticale de la caisse d'un véhicule équipé d'un dispositif de freinage selon l'art antérieur, en fonction de la fréquence d'excitation de la roue de ce véhicule. [0022] [fig.2] est un schéma d'un dispositif de freinage selon l'invention ; et [0023] [fig.3] est un graphique présentant l'accélération verticale de la caisse d'un véhicule équipé du dispositif de freinage selon l'invention, en fonction de la fréquence d'excitation de la roue de ce véhicule. [0024] La figure 1 présente des simulations en fonction de la fréquence F exprimée en Hertz sur l'axe horizontal, du rapport d'accélération verticale de la caisse du véhicule en réponse à cette excitation, présenté sur l'axe vertical. [0025] La première courbe 60 correspond à un premier véhicule équipé d'un ressort mé- tallique, et d'un amortisseur habituellement utilisé comprenant un niveau de freinage constant sur toute sa course. [0026] Pour illustration, on obtient un rapport d'accélération verticale moyen pour les basses fréquences juste au-dessus de 1,5Hz, correspondant à la fréquence propre d'oscillation verticale de la caisse du véhicule posée sur sa suspension, assurant la tenue de la caisse sur tous types de route. [0027] Pour illustration, la deuxième courbe 62 correspond à un deuxième véhicule équipé d'un ressort métallique, et d'un amortisseur à faible niveau de freinage sur la partie centrale de sa courbe, comportant des butées hydrauliques de fin de course. On obtient un rapport d'accélération verticale élevé pour les basses fréquences autour de 1,5Hz, dépassant le rapport de 3, qui assure mal une tenue de la caisse du véhicule sur une route bosselée. [0028] Pour illustration, la troisième courbe 64 correspond à un troisième véhicule équipé d'un vérin hydraulique entraîné par les mouvements de la suspension, comprenant deux chambres reliées par une colonne de fluide principale formant une inertie additionnelle, comme présenté par le document de l'art antérieur. [0029] Pour illustration, on obtient à partir de 1,3Hz un rapport d'accélération verticale réduit, inférieur à 2, qui est plus faible que pour le premier véhicule. En particulier pour une fréquence de 1,8 Hz on obtient un rapport d'environ 1. [0030] Toutefois on constate pour la troisième courbe 64 à partir d'une fréquence d'environ 3,5Hz, une augmentation du rapport d'accélération verticale qui atteint une valeur d'environ 0,7 à la fréquence de 7,6Hz. [0031] La fréquence de rebond de la roue équipée de son pneumatique, qui est normalement pour le premier véhicule d'environ 15Hz, est diminuée pour ce troisième véhicule à cause de la colonne de fluide principale. Cette fréquence de rebond est située entre 5 et 10 Hz. Dans ce cas on transmet des vibrations au véhicule qui sont inconfortables. [0032] La figure 2 présente un bras de suspension 2 relié à une roue du véhicule 4, subissant des accélérations verticales de roue qui sont transmises à une tige 8 d'un vérin hy- draulique 6 fixé à la caisse du véhicule 28. En réponse au fonctionnement de la suspension du véhicule, la caisse 28 subit des accélérations verticales. [0033] Le vérin hydraulique 6 comporte un piston 10 séparant une première chambre su- périeure 12 travaillant en compression lors de la montée de la roue 4, d'une deuxième chambre inférieure 14. [0034] Selon le mode de réalisation présenté, un circuit inertiel principal 20 reliant les deux chambres du vérin 12, 14, comporte en série en partant de la première chambre 12 un premier amortisseur principal 24, une colonne hydraulique inertielle principale 22, et un deuxième amortisseur principal 26. Le débit du circuit inertiel principal 20 est directement lié au débattement relatif du piston 10 par rapport au corps du vérin 6. [0035] Les caractéristiques de la colonne inertielle principale 22 formée par un tube long et étroit, et des amortisseurs 24, 26 comprenant des restrictions de passage du fluide, sont calculées pour obtenir le meilleur compromis pour la tenue de caisse aux basses fréquences d'oscillations verticales de la caisse sur sa suspension, assurant le confort et la sécurité de tenue de route du véhicule. [0036] Une première partie de circuit inertiel secondaire 30 comporte en série en partant d'un point situé entre le premier amortisseur principal 24 et la colonne inertielle principale 22, un premier conduit inertiel secondaire 32, un premier amortisseur secondaire 34, puis un premier accumulateur hydraulique 36 comprenant un gaz inerte sous pression formant un ressort. [0037] Une deuxième partie de circuit inertiel secondaire 30 comporte en série en partant d'un point situé entre la colonne inertielle principale 22 et le deuxième amortisseur principal 26, un deuxième conduit inertiel 42, un deuxième amortisseur secondaire 44, puis un deuxième accumulateur hydraulique 46 comprenant un gaz inerte sous pression formant un ressort. [0038] Deux clapets de saturation 50, 52 disposés en opposition de sens l'un pal- rapport à l'autre, en parallèle de la colonne inertielle principale 22, présentent un tarage permettant de limiter les pressions maximales aux extrémités de cette colonne, et donc les efforts sur la suspension lors des débattements à hautes fréquences. [0039] Le circuit inertiel secondaire 30 avec ses deux parties, symétriques ou présentant des caractéristiques différentes l'une de l'autre, disposées chacune d'un côté du conduit inertiel principal 22, forment avec ce conduit principal un circuit indépendant des mouvements du piston 10 du vérin 6, avec un débit secondaire comprenant un transfert de fluide d'un accumulateur 36, à l'autre 46. [0040] En particulier en calant la fréquence propre d'oscillation du débit secondaire proche de la fréquence propre d'oscillation verticale de la caisse du véhicule sur ses sus- pensions, soit environ 1,5Hz, on obtient l'effet donné par un batteur dynamique amplifiant la maîtrise de la surtension de pompage de la caisse. [0041] On calcule aussi les caractéristiques du circuit inertiel secondaire 30 pour obtenir une fréquence de coupure du circuit principal 20 supérieure à la fréquence propre de la caisse du véhicule, soit par exemple 2,5 Hz, en déviant le débit de cette moyenne fréquence vers les accumulateurs 36, 46 plutôt qu'à travers ce circuit principal. [0042] Les amortisseurs secondaires 34, 44 permettent de maîtriser les effets dynamiques liés aux accumulateurs 36, 46, pour optimiser le compromis entre le filtrage des vibrations et la tenue de caisse. [0043] D'autres composants ou fonctions hydrauliques peuvent être ajoutés sur le dispositif de freinage, comme notamment des trous de fuite, des saturateurs complémentaires ou des connexions entre les accumulateurs 36, 46. On peut notamment remplacer les clapets de saturation 50, 52 par des amortisseurs en adaptant la loi de pression par rapport au débit de manière optimale. [0044] La figure 3 présente une quatrième courbe 66 correspondant à un quatrième véhicule équipé de dispositifs de freinage selon l'invention. Dans cet exemple, on obtient pour les basses fréquences allant jusqu'à 1,9Hz, un rapport d'accélération verticale de la caisse du véhicule équivalent à celui de la première courbe 60 du premier véhicule équipé d'amortisseurs classiques. La tenue de la caisse sur tous types de routes est bien assurée, en particulier sur les routes bosselées. [0045] On obtient pour les moyennes fréquences allant de 1,9Hz jusqu'à environ 6Hz, un rapport d'accélération verticale de la caisse sensiblement équivalent à celui de la deuxième courbe 62 du deuxième véhicule, présentant un très bon niveau de filtrage de la suspension. [0046] On obtient aussi à partir d'une fréquence d'environ 6Hz une très légère augmentation du rapport d'accélération dépassant celui de la première courbe 60, qui atteint environ 0,25 à la fréquence de 9Hz, puis décroît ensuite pour rejoindre la valeur de cette première courbe. On notera que cette augmentation est fortement réduite par rapport à celle de la troisième courbe 64 présentée figure 1, grâce à l'effet de coupure dynamique du circuit inertiel secondaire 30, et aux clapets de saturation 50, 52 qui écrêtent les efforts à haute fréquence pour les fortes amplitudes de débattement, notamment à partir de 6Hz. [0047] On assure ainsi de manière simple et efficace, avec un dispositif de freinage en- tièrement passif, ne comprenant pas de commande extérieure, présentant une simplicité et un coût réduit, une qualité de tenue de caisse du véhicule et de filtration des vibrations donnant suivant les fréquences sensiblement les meilleurs résultats pris parmi les différents types de systèmes de freinage connus présentés ci-dessus. 6 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] REVENDICATIONSDispositif de freinage dc suspension dc véhicule automobile équipé de moyens de fixation en parallèle d'un ressort dc suspension, comportant un vérin (6) comprenant un piston (10) séparant deux chambres (12, 14) qui se déplace avec la suspension, et comportant un circuit hydraulique principal (20) équipé d'unc colonne de fluide inertielle principale (22) reliant les deux chambres (12, 14), caractérisé en ce qu'il comporte un circuit hydraulique secondaire (30) indépendant du vérin (6), passant par la colonne inertielle principale (22), comprenant de chaque côté de cette colonne inertielle principale (22) un accumulateur de pression (36, 46) formant un ressort. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit principal (20) comporte au moins un amortisseur principal (24, 26) formant une perte de charge disposée en série dans ce circuit. Dispositif de freinage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit secondaire (30) comporte au moins une colonne de fluide inertielle secondaire (32, 42) disposée entre les deux accumulateurs de pression (36, 46) pour former un batteur. Dispositif de freinage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit secondaire (30) comporte une colonne inertielle secondaire (32, 42) disposée de chaque côté de la colonne inertielle principale (22). Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit secondaire (30) comporte au moins un amortisseur secondaire (34, 44) formant une pelle de charge disposée en série dans ce circuit. Dispositif de freinage selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque accumulateur de pression (36, 46) comporte un amortisseur secondaire (34, 44) disposé à sa sortie. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit. secondaire (30) comporte deux clapets de saturation (50, 52) disposés en opposition de sens l'un par rapport à l'autre, en parallèle de la colonne inertielle principale (22), ou comporte un amortisseur non-linéaire. Véhicule automobile équipé de suspensions, caractérisé en ce qu'il comporte des suspensions comprenant un dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes. Véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que le 7 [Revendication 10] circuit hydraulique secondaire (30) présente une fréquence de coupure du circuit hydraulique principal (20) qui est supérieure à la fréquence de 2,5Hz. Véhicule automobile selon la revendication 8 ou 9, le circuit secondaire (30) comportant deux clapets de saturation (50, 52) disposés en opposition de sens l'un par rapport à l'autre, en parallèle de la colonne inertielle principale (22), caractérisé en ce que ce circuit secondaire (30) présente un effet de coupure dynamique qui écrête les efforts au-dessus de la fréquence de 4 Hz.