Brevet FR3091914A1 — publié le 20200724

Description Titre de l'invention : Amortisseur de véhicule automobile Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention concerne un amortisseur pour un véhicule automobile comportant une suspension de type Mac Pherson, l'amortisseur comportant un corps et une tige coulissante dans le corps. Arrière-plan technique [0002] La figure 1 représente une telle suspension. On sait que ce type de suspension comporte une jambe 10 de force constituée essentiellement par un amortisseur 11 participant en même temps au guidage de la roue. [0003] L'amortisseur 11 comporte un corps 12 et une tige 14. L'amortisseur présente un axe "Xl" d'amortisseur. Le corps 12 comporte un alésage 15 cylindrique délimité par une paroi cylindrique interne et dont l'axe principal est coaxial à l'axe "Xl" d'amortisseur. L'alésage 15 débouche par une ouverture 17 axiale supérieure. [0004] La tige 14 présente un axe principal qui s'étend coaxialcment à Faxe "Xl" d'amortisseur. Elle est montée coulissante coaxialetnent dans l'alésage 15 du corps à travers l'ouverture 17, comme cela est représenté à la figure 2. [0005] L'extrémité supérieure 16 de la tige 14 prend appui sur la caisse 19 du véhicule en un point d'articulation 18 matérialisé en général par une articulation élastique. Un ressort hélicoïdal 20 est monté entre une coupelle supérieure 22 et une coupelle inférieure 24. La coupelle inférieure 24 prend appui sur le corps 12 de l'amortisseur 11 et la coupelle supérieure 22 prend appui sur la caisse 19 du véhicule, soit directement, soit par l'intermédiaire de l'articulation 18. [0006] Par ailleurs, le corps 12 est rendu solidaire d'un porte-moyeu 26. H n'y a donc aucun degré de liberté entre le corps 12 et le porte-moyeu 26. Un bras inférieur 28 est articulé d'un côté sur la caisse 19 du véhicule et de l'autre sur le porte-moyeu 26 par une articulation 30. Le porte-moyeu 26 supporte un moyeu 32, sur lequel est montée une roue 34 équipée de son pneu 36. [0007] Dans la zone d'attache sur la caisse 19, la jambe de force 10 exerce des efforts sur la caisse 19 en provenance à la fois du ressort 20 et de la tige 14 d'amortisseur 11. Il est connu que la maîtrise de l'effort tranchant que subit la tige 14 de l'amortisseur 11 est déterminante pour le bon fonctionnement des suspensions de ce type. [0008] Pour simuler une suspension Mac Pherson, on peut considérer la réaction "R" de la caisse 19 du véhicule sur la jambe 10 de force. Sa direction passe par le point "C", celui-ci étant défini par l'intersection de l'effort "B" exercé par le bras 28 inférieur sur l'articulation 30 et de la résultante des forces "S" que le sol exerce sur le pneu 36. En 2 première approximation, le véhicule étant immobile, ladite résultante "S" est orientée verticalement et passe par le centre de l'aire de contact du pneu 36. L'intersection de l'effort "B" et de la résultante "S" donne le point "C". La réaction "R" se partage entre la poussée "P" du ressort 20 et un effort tranchant "T" appliqué à la tige 14 de l'amortisseur 11, dans une direction perpendiculaire à ladite tige 14, de telle sorte que l'on respecte la somme vectorielle suivante : "R" = "T" + "P". [0009] Pour obtenir un bon fonctionnement de la jambe 10 de force, c'est-à-dire pas ou peu de frottements entre la tige 14 et le corps 12, on sait qu'il convient de conserver l'intensité de l'effort tranchant "T" appliqué à la tige 14 dans une plage de fonctionnement optimal, c'est-à-dire que l'intensité de l'effort tranchant "T" doit demeurer inférieure à un premier seuil "SI" de fonctionnement. [0010] A cette fin, il a déjà été proposé d'incliner l'axe du ressort 20 par rapport à l'axe "Xl " d'amortisseur, comme cela est représenté à la figure 1. C'est ainsi que presque toutes les suspensions Mac Phcrson utilisées actuellement comportent un ressort 20 dont l'axe n'est pas confondu avec celui de l'amortisseur 11. L'inclinaison de ce ressort 20 a été calculée pour minimiser l'effort tranchant "T" sur la tige 14. [0011] Cependant, dans certaines conceptions de véhicule, le point d'articulation 18 avec le véhicule est trop bas par rapport à la roue 34 pour permettre à la poussée "P" du ressort 20 de passer à proximité suffisante du point "C" pour contenir l'effort tranchant "T" dans la plage de fonctionnement optimal. [0012] Dans d'autres conceptions, la jambe 10 de force occupe une position verticale qui ne permet pas non plus à la poussée "P" du ressort 20 de passer à proximité suffisante du point "C" pour contenir l'effort tranchant "T" dans la plage de fonctionnement optimal. [0013] Enfin, dans encore d'autres conceptions, le ressort 20 doit être agencé coaxialement la tige 14 de l'amortisseur 11, par exemple pour permettre d'interposer un composant (non représenté) entre le ressort 20 et l'amortisseur 11. Dans ce cas aussi, cet agencement ne permet pas à la poussée "P" du ressort 20 de passer à proximité suffisante du point "C" pour contenir l'effort tranchant "T" dans la plage de fonctionnement optimal. [0014] Dans ces cas, l'intensité de l'effort tranchant "T" appliqué à l'extrémité 16 supérieure de la tige 14 de l'amortisseur 11 devient supérieure au premier seuil "Si" déterminé. [0015] Comme cela est illustré à la figure 2, la tige 14 est guidée en coulissement dans l'alésage 15 du corps 12 par une bague 38 de guidage qui est fixée à dans l'ouverture 17 supérieure du corps 12, d'une part, et par un piston 40 qui est fixé à une extrémité inférieure de la tige 14. L'effort tranchant "T" provoque un couple qui tend à désaxer la tige 14 par rapport au corps 12. Ceci se traduit pal- l'appui d'une portion intermédiaire de la tige 14 sur la bague 38 de guidage qui, par effet de levier, provoque l'appui, dans un sens opposé, du piston 40 sur le corps 12 de l'amortisseur 11. La force de réaction 3 "RI" de la bague 38 de guidage sur la tige 14 et la force de réaction "R2" du corps 12 sur le piston 40 ont été représentées à la figure 2. [0016] Ces forces de réaction "R1", "R2" sont orientées radialement par rapport à l'axe de la tige 14, causant ainsi un frottement très important aux points de contact entre la tige 14 et la bague 38 de guidage, d'une part, et entre le piston 40 et le corps 12, d'autre part. Les frottements sont suffisamment importants pour provoquer une usure prématurée de l'amortisseur 11, voire un grippage du coulissement de la tige 14 dans le corps 12. En outre, l'augmentation du frottement est préjudiciable au confort des occupants du véhicule. Résumé de l'invention [0017] L'invention concerne un amortisseur pour une suspension de véhicule automobile, notamment pour une suspension de type Mac Pherson, présentant un axe principal et comportant : [0018] - un corps en matériau ferromagnétique comportant un alésage cylindrique coaxial à l'axe d'amortisseur et débouchant par une ouverture axiale ; [0019] - une tige qui est réalisée au moins en partie en matériau ferromagnétique et qui est montée coulissante coaxialement dans l'alésage à travers l'ouverture ; [0020] - une bague de guidage en coulissement de la tige qui est fixée au corps dans l'ouverture de l'alésage ; [0021] - un piston qui est fixé à une extrémité libre de la tige et qui est reçu coulissant dans l'alésage ; [0022] caractérisé en ce qu'il comporte au moins un premier aimant permanent qui est fixé dans l'alésage radialement à distance de la tige et qui est agencé à proximité de la bague de guidage, le premier aimant exerçant sur la tige une force d'attraction dans une première direction radiale déterminée. [0023] Selon d'autres caractéristiques de l'amortisseur réalisé selon les enseignements de l'invention : [0024] - l'amortisseur comporte au moins un deuxième aimant permanent qui est fixé sur la tige à distance radiale de la paroi interne de l'alésage et qui est agencé à proximité du piston, le deuxième aimant attirant la tige vers le corps avec une force d'attraction dirigée dans une deuxième direction radiale opposée à la première direction radiale déterminée ; [0025] - au moins l'un des deux aimants est porté par une bague réalisée en un matériau amagnétique, tel que du plastique ; [0026] - l'aimant forme un secteur angulaire de la bague, un secteur complémentaire étant réalisé en matériau plastique, par exemple par surmoulage ; [0027] - le premier aimant et le deuxième aimant sont agencés radialement en opposition par rapport à l'axe de l'amortisseur et ils sont décalés axialement le long de l'axe de l'amortisseur. [0028] L'invention concerne aussi un train roulant de véhicule automobile comportant : [0029] - une roue portée à rotation par un porte-moyeu ; [0030] - une jambe de force comprenant un amortisseur comportant une tige dont une extrémité supérieure prend appui sur une caisse du véhicule et un corps qui est solidaire du porte-moyeu du véhicule, la caisse exerçant sur l'extrémité supérieure de la tige un effort tranchant dirigé radialcment par rapport à l'axe d'amortisseur, [0031] caractérisé en ce que l'amortisseur est réalisé selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, la force d'attraction exercée par le premier aimant sur la tige étant opposée audit effort tranchant. [0032] Selon une autre caractéristique de l'invention, le train roulant comporte un bras inférieur qui est articulé d'un côté sur la caisse du véhicule et de l'autre sur le porte-moyeu, le bras exerçant sur le porte-moyeu un effort de guidage déterminé, la réaction de la caisse du véhicule sur la jambe de force étant dirigée vers un point défini par l'intersection de l'effort exercé par le bras inférieur sur le porte-moyeu et de la résultante des forces que le sol exerce sur le pneu, la poussée exercée par le ressort étant dirigée selon une direction passant à distance dudit point d'intersection. Brève description des figures [0033] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : [0034] [fig.1] La figure 1 est une vue de face qui représente schématiquement un train roulant de véhicule automobile équipé d'une jambe de force réalisée selon l'état de la technique ; [0035] [fig.2[ La figure 2 est une vue en coupe axiale qui représente un amortisseur équipant la jambe de force dc la figure 1 réalisé selon l'état de la technique ; [0036] [fig.3[ La figure 3 est une vue en coupe axiale qui représente un amortisseur réalisé selon les enseignements de l'invention ; [0037] [fig.4] La figure 4 est une vue en perspective qui représente une bague équipée d'un aimant peimanent qui est agencée dans l'amortisseur de la figure 3. Description détaillée de l'invention 100381 Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes références. [0039] Dans la suite de la description, on adoptera à titre non limitatif une orientation axiale "A" dirigée de bas en haut selon l'axe d'amortisseur 11, et des directions radiales s'étendant orthogonalement à la direction axiale "A" depuis l'axe d'amortisseur 11 vers l'extérieur. [0040] On a représenté à la figure 3 une jambe 42 de force similaire à celle qui a été décrite en référence aux figures 1 et 2 qui comporte un ressort 20 de suspension et un amortisseur 11. Cette jambe 42 de force est agencée dans le véhicule de manière identique à cc qui a été décrit pour la jambe 10 de force de l'état de la technique en référence à la figure 1. Par la suite seules les différences entre la jambe 42 de force réalisée selon les enseignements de l'invention et la jambe 10 de force réalisée selon l'état de la technique seront décrites. [0041] Le ressort 20 de suspension de la jambe 42 de force est ici agencé de manière que la poussée "P" du ressort 20 passe à une plus grande distance du point "C" par rapport à la poussée du ressort 20 agencé conformément à l'état de la technique représenté à la figure I. En d'autres termes, la poussée "P" du ressort de la jambe 42 de force de la figure 3 coupe ici l'effort "B" exercé par le bras 28 de suspension sur le porte-moyeu 26 à une distance plus grande que la poussée "P" du ressort de la jambe 10 de force de la figure 1. [0042] Il en résulte que l'intensité de l'effort tranchant "T" appliqué à l'extrémité 16 su- périeure de la tige 14 de l'amortisseur 11 devient supérieure au premier seuil 'SI" déterminé risquant d'entraîner un dysfonctionnement de l'amortisseur 11. [0043] Comme cela a déjà été expliqué, l'effort tranchant "T" provoque un couple qui tend à désaxer la tige 14 par rapport au corps 12. Ceci se traduit par l'appui d'une portion intermédiaire de la tige 14 sur la bague 38 de guidage qui, par effet de levier, provoque l'appui, dans un sens opposé, du piston 40 sur le corps 12 de l'amortisseur 11. La force de réaction "RI" de la bague 38 de guidage sur la tige 14 et la force de réaction "R2" du corps 12 sur le piston 40 ont été représentées à la figure 3. [0044] Pour permettre d'éviter ce problème sans avoir à modifier l'orientation du ressort 20 de la jambe 42 de force, l'invention propose un amortisseur 11 dont le corps 12 est réalisé en un matériau ferromagnétique, et dont la tige 14 est réalisée, au moins en partie, en matériau ferromagnétique. [0045] L'amortisseur 11 comporte au moins un premier aimant permanent 44 qui est fixé au corps 12 radialement à distance de la tige 14. Le premier aimant 44 est ici agencé à proximité de la bague 38 de guidage. Le premier aimant 44 est par exemple fixé dans l'alésage 15. [0046] Le premier aimant 44 exerce ainsi sur la tige 14 une force "FI" d'attraction dans une première direction radiale déterminée. La force "Fi" d'attraction est plus particulièrement orientée dans la même direction que la force de réaction "RI" de la bague 38 6 de guidage sur la tige 14. En d'autres ternies, la force "FI" d'attraction exercée par le premier aimant 44 sur la tige 14 est opposée à l'effort tranchant "T". Ainsi, la force 'FI" exercée par le premier aimant 44 sur la tige 14 permet de réduire la force de réaction 'RI" de la bague 38 de guidage sur la tige 14, diminuant ainsi très sensiblement le frottement s'opposant au coulissement de la tige 14 par rapport à la bague 38 de guidage. Une partie de cet effort de réaction provoqué par l'effort tranchant "T" au niveau de la bague 38 de guidage est ainsi transmis directement au corps 12 de l'amortisseur 11 par l'intermédiaire du premier aimant 44 sans engendrer de frottements. [0047] Pour réduire encore les frottements provoqués par l'effort tranchant "T", l'invention propose d'équiper l'amortisseur 11 avec au moins un deuxième aimant 46 permanent qui est fixé sur la tige 14 à distance radiale de la paroi cylindrique interne de l'alésage 15. Le deuxième aimant 46 est avantageusement agencé à proximité du piston 40. [0048] Le deuxième aimant 46 est ainsi attiré par le corps 12 avec une force "F2" d'attraction dans une deuxième direction radiale opposée à la première direction radiale déterminée. La force "F2" d'attraction est plus particulièrement orientée dans la même direction que la force de réaction "R2" du corps 12 sur le piston 40. Le deuxième aimant 46 étant fixe par rapport à la tige 14, la force "F2" s'exerce donc également sur un tronçon de la tige 14 agencé à proximité immédiate du piston 40. En d'autres termes, la force "F2" d'attraction sur la tige 14 est parallèle et dans la même direction que l'effort tranchant "T". Ainsi, la force "F2" d'attraction exercée sur la tige 14 permet de réduire la force de réaction "R2" du corps 12 sur le piston 40, diminuant ainsi très sensiblement le frottement s'opposant au coulissement du piston 40 par rapport à au corps 12. Une partie de cet effort de réaction provoqué par l'effort tranchant "T" au niveau du piston 40 est ainsi transmis directement au corps 12 de l'amortisseur 11 par l'intermédiaire du deuxième aimant 46 sans engendrer de frottements. [0049] Ainsi, le premier aimant 44 et le deuxième aimant 46 sont agencés radialement en opposition par rapport à l'axe "Xl" d'amortisseur et ils sont décalés axialement le long de l'axe "Xl" de l'amortisseur 11 pour contrecarrer l'effet de levier provoqué par l'effort tranchant "T". [0050] Les deux aimants 44, 46 ainsi disposés permettent de réduire très sensiblement les forces de frottement produites par l'effort tranchant "T" appliqué à l'extrémité supérieure 16 de la tige 14. Grâce à cet agencement, il est possible d'étendre la plage de fonctionnement optimale d'intensité de l'effort tranchant "T" appliqué à la tige 14 jusqu'à un deuxième seuil "S2" supérieur au premier seuil "SI" déterminé pour un amortisseur connu de l'état de la technique tel que celui représenté à la figure 2. Ainsi, l'effort tranchant "T" peut être supérieur au premier seuil de fonctionnement la tige 14 d'amortisseur 11. 7 [0051] Chaque aimant 44, 46 est par exemple un aimant permanent réalisé en un matériau à base de néodyme. [0052] Selon un mode de réalisation non limitatif de l'invention, au moins l'un des deux aimants 44, 46 est porté par une bague 48 d'axe principal coaxial à l'axe 'Xl" d'amortisseur. La bague 48 présente un orifice 52 central délimité par une face 54 cylindrique interne. La bague 48 est délimitée radialement vers l'extérieur par une face 56 cylindrique externe. [0053] La bague 48 réalisée en partie en un matériau amagnétique, tel que du plastique, comme cela est par exemple illustré à la figure 4. L'aimant 44, 46 forme par exemple un secteur angulaire de la bague 48, le secteur 50 complémentaire étant réalisé en matériau plastique, par exemple par surmoulage. [0054] Un tel aimant présentant des dimensions d'environ 4 cm de haut, sur un arc de cercle de 2 cm de long et sur une épaisseur radiale de 1 cm permet par exemple d'obtenir une force d'attraction de l'ordre de 250 N. [0055] De manière connu, chaque aimant 44, 46 présente un axe "X2" polaire passant par ses pôles magnétiques nord et sud. L'aimant 44, 46 est plus particulièrement orienté de manière que son axe "X2" polaire soit agencé radialemcnt par rapport à l'axe "Xl " d'amortisseur 11. La bague 48 est ensuite agencée autour de la tige 14 de manière que l'axe polaire "X2" de l'aimant 44, 46 associé coïncide avec la direction de la force 'Fi, F2" d'attraction définie précédemment, c'est-à-dire que l'axe polaire "X2" est parallèle à l'effort tranchant "T". Ceci permet avantageusement d'obtenir une force d'attraction "Fi, F2" maximale. [0056] La bague 48 portant le premier aimant 44 présente un diamètre extérieur qui est sen- siblement égal au diamètre intérieur de l'alésage 15, tandis que le diamètre de l'orifice 52 central est sensiblement supérieur au diamètre extérieur de la tige 14. Ceci permet ainsi de réserver un jeu radial suffisant entre la tige 14 et la bague 48 pour autoriser le coulissement de la tige 14. [0057] En outre, la fixation de la bague 48 sur le corps 12 peut être réalisée par montage serré de la bague 48 dans l'alésage 15 et/ou par collage ou par tout autre moyen de fixation connu. [0058] Pour garantir l'indexation angulaire de la bague 48 par rapport au corps 12, il est possible de prévoir des moyens d'indexation. Il s'agit par exemple de moyens mécaniques, telle qu'une rainure axiale, réalisée sur l'une des deux pièces, coopérant avec une languette axiale, réalisée sur l'autre des deux pièces. [0059] La bague 48 portant le deuxième aimant 46 présente un diamètre extérieur qui est sensiblement inférieur au diamètre intérieur de l'alésage 15, tandis que le diamètre de l'orifice 52 central est sensiblement égal au diamètre extérieur de la tige 14. Ceci permet ainsi de réserver un jeu radial suffisant entre le corps 12 et la bague 48 pour 8 autoriser le coulissement de la tige 14. [0060] En outre, la fixation de la bague 48 sur la tige 14 peut être réalisée par montage serré de la bague 48 autour de la tige 14 et/ou par collage ou par tout autre moyen de fixation connu. [0061] Par ailleurs, le piston 40 divise l'alésage en deux chambres. L'alésage est géné- ralement rempli d'un fluide visqueux, tel que de l'huile, qui passe d'une chambre à l'autre au travers de passages de section réduite réalisés dans ou autour du piston 40. Ce fluide visqueux permet ainsi à l'amortisseur de remplir sa fonction d'amortissement. Le secteur 50 complémentaire est avantageusement traversé de canaux axiaux (non représentés) qui facilitent le passage de l'huile d'une chambre à l'autre. [0062] Pour garantir l'indexation angulaire de la bague 48 par rapport à la tige 14, il est possible de prévoir des moyens d'indexation. Il s'agit par exemple de moyens mécaniques, telle qu'une rainure axiale, réalisée sur l'une des deux pièces, coopérant avec une languette axiale, réalisée sur l'autre des deux pièces. [0063] Il est avantageusement prévu des moyens, au moins visuels, pour indiquer l'orientation angulaire de montage de l'amortisseur 11 autour de son axe "Xl " pour que les aimants 44,46 agissent dans le bon sens pour réduire les frottements. [0064] L'invention permet ainsi de modifier aisément un amortisseur 11 de l'état de la technique en ajoutant simplement deux bagues 48 comportant chacune un aimant 44, 46. L'agencement des aimants 44, 46 selon les enseignements de l'invention permet d'augmenter sensiblement la plage de valeur acceptable pour l'effort tranchant "T" appliqué à l'extrémité 16 supérieure de la tige 14. 9