Brevet FR3106302A1 — publié le 20210723

L’invention concerne une suspension inertielle (100) pour véhicule, notamment automobile, comportant un vérin (103) comprenant un piston séparant une chambre supérieure et une chambre inférieure, ledit piston comportant une tige, ladite suspension inertielle (100) étant remarquable en ce qu’elle comporte en outre un raccord (104), une première canalisation (105) et une seconde canalisation (106) aptes à la circulation d’un fluide hydraulique, ladite tige comportant un évidement permettant audit fluide hydraulique de circuler entre ladite chambre supérieure et ladite chambre inférieure via les première et seconde canalisations (105, 106). La suspension inertielle (100) est implantée dans une jante de roue (120) comportant diverses pièces dans son environnement proche telles qu’un étrier de frein (130), un arbre de transmission (131), un triangle (132), une biellette de direction (133) ou un flexible de frein (134). Figure 1 SUSPENSION INERTIELLE POUR VEHICULE L’invention se rapporte à une suspension inertielle pour véhicule automobile ainsi qu’à une jante de roue comportant une telle suspension inertielle. L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant de telles jantes de roue sur son train avant. Dans un véhicule, le système de suspension est rendu nécessaire du fait des irrégularités du sol sur lequel se déplace le véhicule, irrégularités qui provoquent des chocs et des vibrations impactant le véhicule et ses passagers. Le système de suspension permet de réduire la fatigue mécanique et l'usure du véhicule et d’améliorer le confort des passagers. Par ailleurs, le système de suspension est indispensable pour maintenir le contact entre les roues du véhicule et le sol en présence d’irrégularités de celui-ci. Le contact entre les roues du véhicule et le sol est nécessaire pour la tenue de route du véhicule. De manière classique, une suspension de roue de véhicule comporte une liaison mécanique entre des masses non suspendues et des masses suspendues, un ressort et un amortisseur. Les masses non suspendues comprennent typiquement la roue et des pièces d'entraînement de celle-ci ou des pièces de freinage. Les masses suspendues comprennent typiquement la caisse du véhicule et son groupe motopropulseur, ainsi que tous les autres composants du véhicule fixés sur la caisse. Le poids du véhicule est un paramètre jouant un rôle important dans l’optimisation d’un système de suspension. Un poids élevé du véhicule introduit une inertie plus importante qui peut autoriser une meilleure optimisation des performances du système de suspension, notamment en termes de confort pour les passagers. En effet, une inertie élevée rend plus difficile les mouvements des masses liés aux irrégularités du sol et favorise un filtrage plus important des chocs et des vibrations. Cependant, il est difficilement concevable d’alourdir le véhicule pour une meilleure optimisation des performances du système de suspension, compte-tenu de l’impact très important du poids sur d’autres performances du véhicule, comme par exemple sa consommation en carburant. Le concept du dispositif d’inertie, également appelé « inerter », a été introduit par Malcolm C. Smith dans son article « Synthesis of mechanical networks : The inerter », IEEE Transactions on Automatic Control, vol.47, n°10, 2002, pages 1648 à 1662, en s’appuyant sur l'analogie entre les systèmes électriques et mécaniques. Dans l’article intitulé « Performance benefits in passive vehicle suspensions employing inerters », Vehicle System Dynamics, 2004, vol. 42, n° 4, pages 235 à 257, Malcolm C. Smith et al. décrivent l’intérêt de l’intégration d’un inerter dans une suspension passive de véhicule. Un dispositif d’inertie peut être réalisé sous la forme d’un système mécanique, par exemple avec un volant d'inertie monté sur une crémaillère, ou sous la forme d’un circuit hydraulique. Le dispositif d’inertie intégré dans une suspension, dite alors « suspension inertielle », produit un effet similaire à une augmentation de l'inertie des masses suspendues. Par le document CN105276060A, il est connu un dispositif d’inertie hydraulique à coefficient d’inertie variable pour une suspension. Le dispositif comporte une double canalisation en spirale offrant deux circuits de circulation de fluide. La double canalisation est reliée à des chambres haute et basse d’un vérin dont le piston est déplacé par les mouvements de la suspension. Des vannes de régulation sont prévues pour commander le passage du fluide par l’un ou l’autre des circuits de circulation, de façon à modifier ainsi le coefficient d’inertie du dispositif. Le document FR3073174A1 décrit un amortisseur hydraulique de suspension de véhicule automobile comportant un piston principal déplacé lors des mouvements de la suspension et séparant deux chambres principales, une colonne de fluide à inertie et deux chambres annexes reliées aux chambres principales. Les chambres annexes comprennent un ressort de rappel et sont séparées par un piston flottant ayant un orifice de fuite d'équilibrage. Un canal de dérivation est également prévu dans l’alésage recevant ce piston flottant. Le piston flottant est lié à un piston d'inertie séparant deux chambres d'inertie reliées entre elles par la colonne de fluide. Ces suspensions inertielles présentent plusieurs inconvénients. En effet, elles comportent un nombre de pièces plus important que les suspensions hydrauliques couramment mises en œuvre dans un véhicule automobile. Par conséquent, l’implantation de suspensions inertielles s’avère complexe, voire impossible pour certains véhicules car il n’existe pas un volume suffisant dans l’environnement des trains roulants du véhicule automobile pour accueillir de telles suspensions. Le but de l’invention est donc de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant une suspension inertielle simplifiant l’implantation de celle-ci dans un véhicule automobile. Pour ce faire, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à une suspension inertielle pour véhicule, notamment automobile, comportant un vérin comprenant un piston séparant une chambre supérieure et une chambre inférieure, ledit piston comportant une tige, ladite suspension inertielle étant remarquable en ce qu’elle comporte en outre une première canalisation et une seconde canalisation aptes à la circulation d’un fluide hydraulique, ladite tige comportant un évidement permettant audit fluide hydraulique de circuler entre ladite chambre supérieure et ladite chambre inférieure via les première et seconde canalisations. De préférence, ladite chambre supérieure est reliée à un accumulateur supérieur et ladite chambre inférieure est reliée à un accumulateur inférieur. Avantageusement, ladite suspension inertielle comporte en outre un raccord comprenant une première cavité et une seconde cavité, ladite première cavité reliant ladite première canalisation et ladite seconde canalisation et ladite seconde cavité reliant ladite seconde canalisation et ladite chambre inférieure. De préférence, au moins un amortisseur à perte de charge est agencé entre ladite chambre supérieure et ledit accumulateur supérieur et/ou entre ladite chambre inférieure et ledit accumulateur inférieur. Selon un mode préféré, lesdites première et seconde canalisations présentent respectivement une première enveloppe sensiblement cylindrique et une seconde enveloppe sensiblement cylindrique, la première enveloppe présentant un premier diamètre intérieur et la seconde enveloppe présentant un second diamètre intérieur. De préférence, lesdites première et seconde enveloppes présentent chacune une ouverture. De préférence, le premier diamètre intérieur de la première enveloppe est supérieur au second diamètre intérieur de la seconde enveloppe. L’invention a aussi pour objet une jante de roue de véhicule remarquable en ce que ladite jante de roue comporte une suspension inertielle comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes. De préférence, ladite jante de roue comporte un évidement intérieur, lesdites première et seconde canalisations étant disposées dans ledit évidement intérieur. L’invention concerne également un véhicule remarquable en ce qu’il comporte un train avant comprenant une jante de roue disposée à l’avant gauche, selon l’invention, et une jante de roue disposée à l’avant droit, selon l’invention. On décrira ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, des formes d’exécution de la présente invention, en référence aux figures annexées sur lesquelles : représente une vue schématique en perspective d’une jante de roue avant gauche de véhicule automobile comportant une suspension inertielle selon un mode de réalisation de la présente invention ; illustre une vue en perspective de la suspension inertielle présentée sur la figure 1 ; est une vue en coupe d’une partie de la suspension inertielle représentée sur la figure 2. En référence à la figure 1, il est représenté schématiquement une jante 120 de roue avant gauche de véhicule automobile comportant une suspension inertielle 100 selon un mode de réalisation de l’invention. La jante 120 comporte diverses pièces que l’on retrouve classiquement dans l’environnement proche d’une jante de roue de véhicule automobile telles qu’un étrier de frein 130, un arbre de transmission 131, un triangle 132, une biellette de direction 133 ou un flexible de frein 134. La suspension inertielle 100 comprend un accumulateur supérieur 101, un accumulateur inférieur 102, un vérin 103, un boîtier de raccordement 104, une première canalisation 105 et une seconde canalisation 106. Les première et seconde canalisations 105, 106 sont mieux visibles sur la figure 2. Une coupelle pour ressort de suspension 140 est solidaire du vérin 103. Le ressort de suspension n’est représenté dans aucune des figures. En référence maintenant à la figure 3, on aperçoit ledit vérin 103 comportant, notamment, une chambre supérieure 107, une chambre inférieure 108 et un piston 112. Un fluide hydraulique (non représenté) circule dans la suspension inertielle 100 entre ladite chambre supérieure 107 et ladite chambre inférieure 108. Le vérin 103 comporte en outre une tige 109, comportant un évidement, apte à se déplacer en translation dans le corps 110 du vérin 103. Lorsque la tige 109 se déplace vers ladite chambre supérieure 107, le fluide hydraulique est capable de circuler dans ladite suspension inertielle 100 selon un circuit débutant de ladite chambre supérieure 107, ce point de départ étant choisi arbitrairement afin de décrire le parcours dudit fluide hydraulique au sein de ladite suspension inertielle 100, ledit fluide hydraulique circule ensuite vers l’accumulateur supérieur 101, d’une part, et, d’autre part, vers la première canalisation 105 par l’intermédiaire d’un premier flexible (non représenté). Le fluide hydraulique traverse ensuite une première cavité (non représentée) dudit boîtier de raccordement 104, ladite première cavité reliant la première canalisation 105 à la seconde canalisation 106. Un premier amortisseur formant une perte de charge (non représenté) est disposé dans la première cavité et entre les première et seconde canalisations 105, 106. Ainsi, le fluide hydraulique circule dans la première canalisation 105, traverse ensuite le premier amortisseur formant une perte de charge et chemine ensuite dans la seconde canalisation 106. Le fluide hydraulique sort de la seconde canalisation 106 et circule ensuite de nouveau dans le boîtier de raccordement 104 dans une seconde cavité 111. La seconde cavité 111 relie, d’une part, l’accumulateur inférieur 102 et la seconde canalisation 106 et, d’autre part, l’accumulateur inférieur 102 et la chambre inférieure 108. Un second amortisseur formant une perte de charge (non représenté) est disposé dans la seconde cavité 111, entre l’accumulateur inférieur 102 et la seconde canalisation 106 et entre l’accumulateur inférieur 102 et la chambre inférieure 108. Le fluide hydraulique termine son parcours dans la chambre inférieure 108. Lorsque la tige 109 se déplace vers la chambre inférieure 108, le fluide hydraulique parcourt le cheminement inverse de celui décrit lorsque la tige 109 se déplace en direction de la chambre supérieure 107. Les première et seconde canalisations 105,106 sont agencées de manière à s’intégrer dans le volume intérieur de la jante de roue 120. Les première et seconde canalisations 105, 106 présentent respectivement, d’une part, une première enveloppe sensiblement cylindrique et une seconde enveloppe sensiblement cylindrique, d’autre part, une première forme de serpentin et une seconde forme de serpentin. La première enveloppe cylindrique de la première canalisation 105 présente ainsi un premier diamètre intérieur D1, son axe étant sensiblement confondu avec l’axe de la jante de roue 120. Dans un mode de réalisation préféré, la première enveloppe cylindrique de la première canalisation 105 présente une ouverture, c’est-à-dire que la première canalisation 105 parcourt la première enveloppe cylindrique sur un premier angle A1 inférieur à 360°. Dans un mode de réalisation particulier, le premier angle A1 a une valeur comprise entre 180° et 220°. Dans ce mode de réalisation préféré, la seconde enveloppe cylindrique de la seconde canalisation 106 présente un second diamètre intérieur D2, son axe étant également sensiblement confondu avec l’axe de la jante de roue 120 et la seconde enveloppe cylindrique de la seconde canalisation 105 présente également une ouverture, c’est-à-dire que la seconde canalisation 105 parcourt la seconde enveloppe cylindrique sur un second angle A2 inférieur à 360°. Dans un mode de réalisation particulier, le second angle A2 a une valeur comprise entre 180° et 200°. Dans un autre mode de réalisation particulier, le premier angle A1 et le second angle A2 sont sensiblement égaux. La première canalisation 105 est formée d’un tube présentant un diamètre d1, faible par rapport au premier diamètre intérieur D1, par exemple 10 à 20 fois plus faible. La seconde canalisation 106 est également formée d’un tube présentant un diamètre d2, faible par rapport au second diamètre intérieur D2, par exemple 10 à 20 fois plus faible. Le premier diamètre intérieur D1 de la première canalisation 105 est supérieur au second diamètre intérieur D2 de la seconde canalisation 106. La configuration particulière des première et secondes canalisations 105,106 a pour avantage d’obtenir une suspension inertielle 100 compacte permettant ainsi d’être implantée aisément dans le volume intérieur d’une jante de roue 120 de véhicule automobile. Par ailleurs, la configuration de la tige 109 permet de loger le vérin 103 de la suspension inertielle 100 dans le volume intérieur du ressort de suspension supporté par la coupelle de ressort de suspension 140. De cette manière, la suspension inertielle 100 selon l’invention présente une compacité accrue. Suspension inertielle (100) pour véhicule, notamment automobile, comportant un vérin (103) comprenant un piston (112) séparant une chambre supérieure (107) et une chambre inférieure (108), ledit piston (112) comportant une tige (109) caractérisée en ce que ladite suspension inertielle (100) comporte en outre une première canalisation (105) et une seconde canalisation (106) aptes à la circulation d’un fluide hydraulique, ladite tige (109) comportant un évidement permettant audit fluide hydraulique de circuler entre ladite chambre supérieure (107) et ladite chambre inférieure (108) via les première et seconde canalisations (105, 106). Suspension inertielle (100) selon la revendication 1 caractérisée en ce que ladite chambre supérieure (107) est reliée à un accumulateur supérieur (101) et ladite chambre inférieure (108) est reliée à un accumulateur inférieur (102). Suspension inertielle (100) selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que ladite suspension inertielle (100) comporte en outre un raccord (104) comprenant une première cavité et une seconde cavité (111), ladite première cavité reliant ladite première canalisation (105) et ladite seconde canalisation (106) et ladite seconde cavité (111) reliant ladite seconde canalisation (106) et ladite chambre inférieure (108). Suspension inertielle (100) selon la revendication 2 caractérisée en ce qu’au moins un amortisseur à perte de charge est agencé entre ladite chambre supérieure (107) et ledit accumulateur supérieur (101) et/ou entre ladite chambre inférieure (108) et ledit accumulateur inférieur (102). Suspension inertielle (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que lesdites première et seconde canalisations (105, 106) présentent respectivement une première enveloppe sensiblement cylindrique et une seconde enveloppe sensiblement cylindrique, la première enveloppe présentant un premier diamètre intérieur (D1) et la seconde enveloppe présentant un second diamètre intérieur (D2). Suspension inertielle (100) selon la revendication 5 caractérisée en ce que lesdites première et seconde enveloppes présentent chacune une ouverture. Suspension inertielle (100) selon la revendication 5 ou 6 caractérisée en ce que le premier diamètre intérieur (D1) de la première enveloppe est supérieur au second diamètre intérieur (D2) de la seconde enveloppe. Jante de roue (120) de véhicule caractérisée en ce que ladite jante de roue (120) comporte une suspension inertielle (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7. Jante de roue (120) selon la revendication 8 caractérisée en ce que ladite jante de roue (120) comporte un évidement intérieur, lesdites première et seconde canalisations (105, 106) étant disposées dans ledit évidement intérieur. Véhicule caractérisé en ce qu’il comporte un train avant comprenant une jante de roue (120) disposée à l’avant gauche selon la revendication 8 ou 9 et une jante de roue (120) disposée à l’avant droit selon la revendication 8 ou 9.