Brevet FR3102098A1 — publié le 20210423

L’ensemble d’inertie (3) comporte un canal hydraulique (300) formant un circuit inertiel. Conformément à l’invention, il comprend un corps discoïde (30A) dans lequel est intégré le canal hydraulique, le corps discoïde ayant des formes et un volume extérieurs déterminés de façon à autoriser une implantation de l’ensemble d’inertie dans un creux de jante de roue de véhicule. Fig.3 ENSEMBLE D’INERTIE ET SUSPENSION INERTIELLE DE TYPE HYDRAULIQUE L’INCORPORANT L’invention concerne de manière générale le domaine des suspensions de véhicules terrestres. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un ensemble d’inertie et à une suspension inertielle de type hydraulique intégrant un tel ensemble d’inertie. 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, des pièces de freinage, etc. 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 qui joue 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. De manière générale, une suspension inertielle dans un véhicule comporte un nombre de pièces et d’organes sensiblement plus important qu’une suspension classique. Il en découle des problèmes d’implantation de ces pièces et organes dans l’environnement d’une roue de véhicule. Il est souhaitable de proposer un ensemble d’inertie facilitant une implantation optimale d’une suspension inertielle de type hydraulique dans un véhicule et qui soit compatible avec différents types de suspension, comme les types dits « McPherson », à traverse déformable, multibras et autres. Selon un premier aspect, l’invention concerne un ensemble d’inertie ayant un canal hydraulique formant un circuit inertiel. Conformément à l’invention, l’ensemble d’inertie comprend un corps discoïde dans lequel est intégré le canal hydraulique, le corps discoïde ayant des formes et un volume extérieurs déterminés de façon à autoriser une implantation de l’ensemble d’inertie dans un creux de jante de roue de véhicule. Selon une caractéristique particulière, le corps discoïde est une pièce monobloc réalisée par une technique de fabrication additive métallique. Selon une autre caractéristique particulière, le corps discoïde est formé d’un assemblage étanche d’au moins deux flasques. Selon encore une autre caractéristique particulière, l’ensemble d’inertie comprend également des moyens d’accumulation de compensation, des moyens d’amortissement de passage de fluide et des moyens de raccordement, l’ensemble de ces moyens étant supportés mécaniquement par le corps discoïde et étant en communication fluidique avec ledit canal hydraulique. Selon encore une autre caractéristique particulière, les moyens d’accumulation de compensation, les moyens d’amortissement de passage de fluide et les moyens de raccordement sont montés sur une même face de montage d’organe du corps discoïde. Selon encore une autre caractéristique particulière, les moyens d’amortissement de passage de fluide comprennent des amortisseurs de passage de fluide montés sur le corps discoïde à des extrémités du canal hydraulique, les moyens de raccordement comprennent des premier et deuxième boîtiers de raccordement ayant des orifices de raccordement à des conduites hydrauliques de liaison et montés sur le corps discoïde au-dessus des amortisseurs de passage de fluide et des extrémités du canal hydraulique, et les moyens d’accumulation de compensation comprennent des premier et deuxième accumulateurs de compensation montés sur les premier et deuxième boîtiers de raccordement. Selon un autre aspect, l’invention concerne une suspension inertielle de type hydraulique comprenant un vérin hydraulique et un dispositif d’inertie raccordé au vérin hydraulique par des conduites hydrauliques de liaison. Conformément à l’invention, le dispositif d’inertie est un ensemble d’inertie tel que décrit brièvement ci-dessus. L’invention concerne aussi un véhicule comprenant une suspension inertielle de type hydraulique comme décrite ci-dessus équipant au moins une roue du véhicule, avec l’ensemble d’inertie de la suspension inertielle qui est monté dans un creux de jante de la roue. Selon une caractéristique particulière, l’ensemble d’inertie est monté sur un support d’étrier de frein d’un dispositif de freinage à disque équipant la roue. Selon une autre caractéristique particulière, l’ensemble d’inertie est monté sur le support d’étrier de frein de façon à être placé derrière un protecteur de disque compris dans le dispositif de freinage à disque. D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous de plusieurs formes de réalisation particulières de l’invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : La Fig.1 est un schéma de principe concernant une suspension inertielle de type hydraulique selon l’invention. La Fig.2 est une première vue en perspective d’un ensemble d’inertie selon l’invention montrant différents organes supportés par un corps discoïde de l’ensemble d’inertie. La Fig.3 est une deuxième vue en perspective de l’ensemble d’inertie de la Fig.2 montrant un canal hydraulique formant circuit inertiel qui est intégré dans le corps discoïde de l’ensemble d’inertie. La Fig.4 est une vue partielle en perspective et en coupe de l’ensemble d’inertie de la Fig.2 montrant des amortisseurs de passage de fluide intégrés dans l’ensemble d’inertie. La Fig.5 est une vue schématique partielle en coupe montrant l’ensemble d’inertie selon l’invention implanté dans le creux d’une jante de roue de véhicule. La Fig.6 est vue en perspective d’une suspension inertielle de type hydraulique comprenant l’ensemble d’inertie selon l’invention implanté dans le creux de la jante de roue du véhicule. En référence aux Figs.1 à 6, il est décrit ci-dessous une forme de réalisation particulière 1 d’une suspension inertielle de type hydraulique selon l’invention. Comme montré de manière schématique à la Fig.1, la suspension inertielle 1 comprend essentiellement un vérin hydraulique 2, un ensemble d’inertie 3 et des conduites hydrauliques de liaison 4H et 4L. Les conduites hydrauliques de liaison 4H et 4L relient des chambres haute 2H et basse 2L du vérin hydraulique 2 à des boîtiers de raccordement 31H et 31L de l’ensemble d’inertie 3, respectivement. Le vérin hydraulique 2 comprend des extrémités haute 20H et basse 20L fixées à la caisse du véhicule et à un organe de liaison mécanique avec la roue, respectivement. Les mouvements de la roue, dus aux irrégularités du sol, actionnent le déplacement d’un piston 21 du vérin hydraulique 2. Le déplacement du piston 21 provoque la circulation d’un fluide entre les chambres haute 2H et basse 2L du vérin hydraulique 2 et l’ensemble d’inertie 3, à travers les conduites hydrauliques de liaison 4H et 4L. L’ensemble d’inertie 3 comprend essentiellement un corps discoïde 30, les boîtiers de raccordement 31H et 31L susmentionnés, des amortisseurs de passage de fluide 32H1, 32H2 et 32L et des accumulateurs de compensation 33H et 33L. Le corps discoïde 30 comprend un canal hydraulique 300. Le canal hydraulique 300 est intégré dans le corps discoïde 30 et forme un circuit inertiel. Le canal hydraulique 300 a ici une configuration en spirale planaire. Dans d’autres formes de réalisation, le canal hydraulique formant le circuit inertiel pourra être formé de différentes portions de canal hydraulique ayant chacune une configuration en spirale planaire et reliées entre elles, par exemple, en série ou en parallèle. Les différentes portions de canal hydraulique pourront, par exemple, être intégrées dans le corps discoïde 30 en superposition dans plusieurs plans parallèles, mais pas exclusivement. Le corps discoïde 30 pourra être réalisé, par exemple, en une seule pièce métallique monobloc, typiquement par une technique de fabrication additive métallique, dite aussi « impression 3D métal », autorisant la réalisation du canal hydraulique 300 intégré. Le corps discoïde 30 pourra aussi être réalisé au moyen de deux flasques, ou plus, assemblés par vis. Le canal hydraulique 300 pourra alors être réalisé dans un ou plusieurs flasques, et un ou plusieurs joints seront interposés entre les flasques afin d’assurer l’étanchéité du canal hydraulique. Les Figs.2 à 4 se rapporte à une forme de réalisation du corps discoïde 30 avec deux flasques, comme indiqué ci-dessus. Un seul flasque 30A du corps discoïde 30 est montré dans ces figures. Comme montré aux Figs.2 à 4, dans cette forme de réalisation particulière, le corps discoïde 30 a globalement une forme en portion de disque, à savoir ici, un demi-disque. La forme circulaire et la faible épaisseur du corps 30 sont des caractéristiques de l’invention qui facilitent une implantation optimale de l’ensemble d’inertie 3 dans la proximité de la roue du véhicule. Cet aspect de l’invention apparaîtra clairement dans la suite de la description, relativement aux Figs.5 et 6. Le flasque 30A supporte le montage des organes susmentionnés 31H et 31L, 32H1, 32H2 et 32L, et 33H et 33L sur une face de montage d’organe 301. Le flasque 30A comprend aussi le canal hydraulique 300 de type spirale planaire, bien visible à la Fig.3. Le canal hydraulique 300 est aménagé sur une face d’assemblage 302 du flasque 30A, opposée à la face de montage d’organe 301. La face d’assemblage 302 est prévue pour un assemblage étanche avec l’autre flasque (non représenté) du corps discoïde 30. Les boîtiers de raccordement 31H, 31L, sont fixés, typiquement par vis, sur la face de montage d’organe 301 du flasque 30A. Des joints 310 (cf. Fig.4) sont prévus entre les boîtiers de raccordement 31H, 31L, et le flasque 30A pour assurer un assemblage étanche. Les boîtiers de raccordement 31H, 31L, sont disposés en regard, de part et d’autre d’une zone centrale 303 du flasque 30A, sur une zone circonférentielle de celui-ci. Les boîtiers de raccordement 31H, 31L, comprennent des orifices de raccordement 313H, 313L, aux conduites hydrauliques de liaison 4H, 4L, respectivement. Les boîtiers de raccordement 31H, 31L, supporte le montage mécanique des accumulateurs de compensation 33H, 33L, et le raccordement des conduites hydrauliques de liaison 4H, 4L, respectivement. L’étanchéité du montage des accumulateurs 33H, 33L, et du raccordement des conduites 4H, 4L, est assurée par des joints (non représentés). Comme montré à la Fig.4 pour le boîtier de raccordement 31H, des conduites internes 311 et 312 sont aménagées dans les boîtiers de raccordement 31H et 31L. La conduite interne 311 du boîtier de raccordement 31H, 31L, relie l’accumulateur de compensation 33H, 33L, respectivement, au canal hydraulique 300 formant le circuit inertiel. La conduite interne 312 du boîtier de raccordement 31H, 31L, relie l’orifice de raccordement 313H, 331L, pour la conduite hydraulique de liaison 4H, 4L, respectivement, au canal hydraulique 300. Les accumulateurs de compensation 33H, 33L, sont typiquement des accumulateurs hydropneumatiques à membrane. Les accumulateurs 33H, 33L, sont aptes à stocker et restituer de l’énergie grâce à la compressibilité de l’azote qui contiennent et procurent ainsi une compensation de pression dans le circuit hydraulique. On notera que dans d’autres formes de réalisation de l’invention, l’ensemble d’inertie pourra comprendre un seul accumulateur de compensation ou un nombre d’accumulateurs de compensation supérieur à deux. En référence aux Figs.1, 3 et 4, les amortisseurs de passage de fluide 32H1, 32H2 et 32L sont des amortisseurs de passage de fluide du type dit « Citroën » (marque déposée) par l’homme du métier. Les amortisseurs de passage de fluide 32H1 et 32H2 sont montés sur le flasque 30A et sont recouverts par le boîtier de raccordement 31H fixé sur celui-ci. Les amortisseurs de passage de fluide 32H1 et 32H2 sont en communication fluidique avec les conduites internes 311 et 312 du boîtier de raccordement 31H, respectivement, et avec le canal hydraulique 300. Comme montré schématiquement à la Fig.1, les amortisseurs de passage de fluide 32H1 et 32H2 amortissent le passage du fluide sur le tronçon de circuit hydraulique entre l’accumulateur de compensation 33H et le canal hydraulique 300 et sur le tronçon de circuit hydraulique entre la conduite hydraulique de liaison 4H et le canal hydraulique 300, respectivement. L ’amortisseur de passage de fluide 32L est monté sur le flasque 30A et recouvert par le boîtier de raccordement 31L fixé sur celui-ci. L’amortisseur de passage de fluide 32L est en communication fluidique avec la conduite interne 311 (cf. Fig.4) du boîtier de raccordement 31L et avec le canal hydraulique 300. Comme montré schématiquement à la Fig.1, l’amortisseur de passage de fluide 32L amortit le passage du fluide sur le tronçon de circuit hydraulique entre l’accumulateur de compensation 33L et le canal hydraulique 300. En référence plus particulièrement aux Figs.2, 3 et 5, l’ensemble d’inertie 3 est ici fixé mécaniquement sur une pièce formant support 5 qui est le support d’étrier de frein du dispositif de freinage à disque de la roue du véhicule. Le corps discoïde 30 (cf. flasque 30A montré aux Figs.2 et 3) comporte un évidement central 304, en forme d’échancrure, dont la forme est adaptée pour un montage ajusté sur le support d’étrier de frein 5. Ainsi, l’ensemble d’inertie 3 est supporté par le support d’étrier de frein 5 qui est monté sur le moyeu 8 de la roue (cf. Fig.5). Comme visible aux Fig.5 et 6 montrant à titre d’exemple l’intégration de l’ensemble d’inertie 3 dans une suspension de type multibras d’un train arrière de véhicule, l’agencement conformément à l’invention de l’ensemble d’inertie 3 autorise une implantation de celui dans le creux 60 de la jante 6 de la roue du véhicule, c’est-à-dire, à proximité du disque de frein 7. Une telle implantation de l’ensemble d’inertie 3 met à profit l’espace disponible dans le creux de jante 60. L’ensemble d’inertie 3 est ainsi implanté de manière optimale, en restant dans l’environnement proche des autres organes de la suspension, en particulier du vérin hydraulique 2, ce qui limite la longueur des conduites hydrauliques de liaison 4H, 4L. La forme circulaire et la faible épaisseur du corps discoïde 30 sont adaptées à l’espace disponible dans le creux de jante 60. La forme en portion de disque du corps discoïde 30, qui est sensiblement demi-circulaire dans la forme de réalisation particulière décrite ici, sera adaptée selon l’application de façon à pouvoir loger l’ensemble d’inertie 3 dans le volume laissé disponible dans le creux de jante 60, notamment par l’étrier 9 visible à la Fig.6. De manière générale, les formes et le volume extérieurs du corps discoïde 30 seront déterminés de façon à autoriser une implantation optimale de l’ensemble d’inertie 3 dans le creux de jante 60 de la roue de véhicule. Comme mieux visible à la Fig.5, de par son montage sur le support d’étrier de frein 5, l’ensemble d’inertie 3 est placé derrière le disque de frein 7, avec le protecteur de disque 10 qui s’interpose entre eux. Le protecteur de disque 10, qui est une pièce de tôle en acier généralement présente dans les dispositifs de freinage à disque, remplit dans la présente invention une fonction supplémentaire de protection thermique vis-à-vis de l’ensemble d’inertie 3, sachant que la température de fonctionnement du disque de frein 7 peut être relativement élevée. Dans l’implantation de l’invention, la face de montage d’organe 301 du corps discoïde 30 (cf. aussi flasque 30A aux Figs.2 et 4) est de préférence orientée vers l’ouverture du creux de jante 60, comme visible aux Figs.6 et 5, la face opposée de celui-ci étant en regard du protecteur de disque 10. Une telle disposition présente notamment l’avantage d’éloigner les accumulateurs de compensation 33H, 33L, et les conduites hydrauliques de liaison 4H, 4L, du disque de frein 7 dont la température de fonctionnement peut être élevée. L’invention ne se limite pas aux formes de réalisation particulières qui ont été décrites ici à titre d’exemple. L’homme du métier, selon les applications de l’invention, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l’invention. Ensemble d’inertie (3) ayant un canal hydraulique (300) formant un circuit inertiel, caractérisé en ce qu’il comprend un corps discoïde (30, 30A) dans lequel est intégré ledit canal hydraulique (300), ledit corps discoïde (30, 30A) ayant des formes et un volume extérieurs déterminés de façon à autoriser une implantation dudit ensemble d’inertie (3) dans un creux de jante (60) de roue de véhicule. Ensemble d’inertie selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps discoïde (30) est une pièce monobloc réalisée par une technique de fabrication additive métallique. Ensemble d’inertie selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps discoïde (30) est formé d’un assemblage étanche d’au moins deux flasques (30A). Ensemble d’inertie selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend également des moyens d’accumulation de compensation (33H, 33L), des moyens d’amortissement de passage de fluide (32H1, 32H2, 32L) et des moyens de raccordement (31H, 31L), l’ensemble desdits moyens (33H, 33L ; 32H1, 32H2, 32L ; 31H, 31L) étant supportés mécaniquement par ledit corps discoïde (30, 30A) et étant en communication fluidique avec ledit canal hydraulique (300). Ensemble d’inertie selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d’accumulation de compensation (33H, 33L), lesdits moyens d’amortissement de passage de fluide (32H1, 32H2, 32L) et lesdits moyens de raccordement (31H, 31L) sont montés sur une même face de montage d’organe (301) dudit corps discoïde (30, 30A). Ensemble d’inertie selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que lesdits moyens d’amortissement de passage de fluide comprennent des amortisseurs de passage de fluide (32H1, 32H2, 32L) montés sur ledit corps discoïde (30, 30A) à des extrémités dudit canal hydraulique (300), lesdits moyens de raccordement comprennent des premier et deuxième boîtiers de raccordement (31H, 31L) ayant des orifices de raccordement (313H, 313L) à des conduites hydrauliques de liaison (4H, 4L) et montés sur ledit corps discoïde (30, 30A) au-dessus desdits amortisseurs de passage de fluide (32H1, 32H2, 32L) et desdites extrémités dudit canal hydraulique (300), et lesdits moyens d’accumulation de compensation comprennent des premier et deuxième accumulateurs de compensation (33H, 33L) montés sur lesdits premier et deuxième boîtiers de raccordement (31H, 31L). Suspension inertielle de type hydraulique (1) comprenant un vérin hydraulique (2) et un dispositif d’inertie raccordé audit vérin hydraulique (2) par des conduites hydrauliques de liaison (4H, 4L), caractérisé en ce que ledit dispositif d’inertie est un ensemble d’inertie (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6. Véhicule comprenant une suspension inertielle de type hydraulique (1) selon la revendication 7 équipant au moins une roue dudit véhicule, caractérisé en ce que ledit ensemble d’inertie (3) de ladite suspension inertielle (1) est monté dans un creux de jante (60) de ladite roue. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit ensemble d’inertie (3) est monté sur un support d’étrier de frein (5) d’un dispositif de freinage à disque (7) équipant ladite roue. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit ensemble d’inertie (1) est monté sur ledit support d’étrier de frein (5) de façon à être placé derrière un protecteur de disque (10) compris dans ledit dispositif de freinage à disque (7).