Brevet FR3148749A1 — publié le 20241122

L’invention concerne un siège de véhicule (1) comportant une armature de maintien (2) de l’assise (3) et du dossier (4) d’un siège (1) et un organe de fixation dudit siège (1) à un véhicule, au moins un dispositif de suspension étant positionné entre ladite armature de maintien (2) et ledit organe de fixation, caractérisé en ce que le dispositif de suspension comprend au moins une sphère (22) déformable à déformation élastique. L’invention concerne également un véhicule équipé d’au moins un tel siège. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 DISPOSITIF DE SUSPENSION D’UN SIEGE DE VEHICULE L'invention a trait à un dispositif de suspension d’un siège de véhicule. Ici le terme siège doit être compris comme désignant un siège d’un véhicule automoteur, quelle que soit la forme du siège, qu’il soit destiné au conducteur ou à un passager et que le véhicule soit une voiture, une fourgonnette, un camion, un engin de travaux public ou agricole. Un siège de véhicule est soumis lors du roulage du véhicule à des sollicitations telles que des vibrations, des chocs dus à l’état de la voie de circulation sur laquelle se déplace le véhicule. Un siège de véhicule doit offrir un confort constant à l’occupant du siège en amortissant les vibrations et chocs, quels que soient la taille et le poids de l’occupant tout en offrant un réglage optimal de la position de l’occupant dans le siège. Le siège doit aussi respecter en toute circonstance les contraintes en matière de sécurité en cas d’accident du véhicule et assurer l’intégration des moyens de retenue de l’occupant tels que des ceintures de sécurité ou des coussins gonflables désignés fréquemment par le terme en anglais d’airbags. D’autres contraintes sont prises en compte lors de la réalisation d’un siège de véhicule, par exemple le poids, le nombre de pièces, la facilité de recyclage des matériaux utilisés pour réaliser le siège. Pour assurer la suspension d’un siège de véhicule de manière efficace et simple quel que soit l’occupant on connait par US-B-10 266 081 un dispositif de suspension configuré en un piston monté coulissant dans un cylindre fixé dans des rails permettant le coulissement du siège, le piston étant relié par une extrémité au siège. Dans un mode de réalisation le cylindre reçoit un fluide non newtonien. On connait également par US-B-9 688 173 un ensemble de suspension adapté aux sièges soumis à de fortes oscillations et chocs tels ceux équipant des véhicules se déplaçant sur des terrains accidentés un tel ensemble est une suspension de type hydropneumatique active avec un réglage du débit du fluide hydraulique permettant d’adapter l’amortissement à la nature du terrain afin de maintenir un confort optimal en toutes circonstances. Les solutions existantes sont particulièrement destinées à des sièges relativement lourds et sont encombrantes. Il existe donc un besoin pour un dispositif de suspension d’un siège de véhicule qui soit simple, avec un nombre réduit de pièces, efficace quels que soient la nature de la voie de circulation et/ou l’occupant et/ou le type de véhicule. C’est à ce besoin que se propose de répondre l’invention en offrant un dispositif de suspension simple à produire et à recycler, efficace pour tout type de siège et d’occupant du siège, confortable quelles que soient les conditions de déplacement du véhicule tout en assurant une absorption d’énergie optimale en cas de choc arrière. A cet effet, l’invention a pour objet un siège de véhicule comportant une armature de maintien de l’assise et du dossier dudit siège et un organe de fixation dudit siège à un véhicule, au moins un dispositif de suspension étant positionné entre ladite armature de maintien et ledit organe de fixation, caractérisé en ce que le dispositif de suspension comprend au moins une sphère déformable à déformation élastique. Ainsi, grâce à l’invention, on obtient un dispositif de suspension d’un siège permettant de façon simple, avec un minimum de pièces de réaliser un amortissement en toutes circonstances, donc d’assurer un confort d’assise pour un occupant du siège, quelle que soient la taille et le poids de l’occupant grâce à la forme sphérique du dispositif. Une sphère présente une déformation mécanique optimale par rapport à d’autres formes tout en ayant une résistance mécanique importante, par exemple environ deux fois supérieure à celle d’un cylindre de volume équivalent. Un tel dispositif de suspension offre un nombre limité de pièces, facilement recyclables et adaptables à tout type de siège et/ou de véhicule avec une absorption d’énergie optimisée. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l’invention, un tel siège de véhicule peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : La sphère constitutive du dispositif de suspension est creuse, le volume interne de la sphère recevant un fluide. Le fluide est un fluide compressible, par exemple un gaz inerte. Le fluide est un fluide incompressible, par exemple une huile. Le fluide est un fluide non-newtonien rhèo-épaississant. La sphère comprend dans son volume interne recevant un fluide incompressible au moins une butée dense et déformable. La butée est pourvue d’orifices traversant. La sphère comprend dans son volume interne un contenant recevant un fluide incompressible, le contenant étant relié à un piston et à un autre contenant recevant un fluide compressible, séparé du fluide incompressible par une membrane déformable et une pompe hydraulique, l’ensemble définissant une suspension hydropneumatique active. L’organe de maintien de l’assise et du dossier du siège et l’organe de fixation à un véhicule sont formés par une armature métallique monobloc à comportement élastique obtenu par pliage de l’armature. l’invention concerne également un véhicule équipé d’au moins un siège conforme à l’une quelconque des caractéristiques précédentes. L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: est une vue en perspective de trois quarts arrière d’un siège de véhicule conforme à un mode de réalisation de l’invention, est une vue de côté, à la même échelle du siège de la , est une vue de côté, à plus grande échelle du détail III à la , le dispositif de suspension étant dans une configuration d’amortissement minimal et illustré en coupe, est une vue de côté similaire à la et à la même échelle, le dispositif étant dans une configuration d’amortissement maximal et illustré en coupe, est une vue similaire à la , à la même échelle, conforme à un deuxième mode de réalisation de l’invention, est une vue similaire à la , à la même échelle, conforme au deuxième mode de réalisation de l’invention, est une vue similaire à la , à la même échelle, conforme à un troisième mode de réalisation de l’invention, est une vue à plus grande échelle du détail VIII à la , est une vue en coupe schématique, à une autre échelle, conforme à un quatrième mode de réalisation de l’invention, seul le dispositif placé dans le volume de la sphère étant illustré pour plus de lisibilité et est une vue similaire à la , à la même échelle, le dispositif étant dans une autre configuration d’amortissement. La est une illustration d'un siège de véhicule 1 conforme à un mode de réalisation de l'invention. Le siège 1 comprend une armature de maintien 2 de l'assise 3 et du dossier 4. L’assise 3 et le dossier 4 sont réalisés en un matériau recyclable, par exemple un polymère tel que le polyuréthane. Ici l'assise 3 et le dossier 4 sont en un même matériau. En variante les matériaux sont différents entre l’assise 3 et le dossier 4. Dans tous les cas, les matériaux employés sont aisés à usiner par des techniques connues en soi, par exemple par thermoformage, par moulage ou autre. L'armature de maintien 2 de l'assise 3 et du dossier 4 est, avantageusement, une armature métallique par exemple en acier ou en aluminium. En variante elle est en un autre matériau, par exemple un polymère ou un matériau composite. L’armature 2 est réalisée avantageusement par pliage d'une barre, ici à section circulaire, de manière à présenter un comportement élastique. En variante, l’armature est obtenue à partir d’un tube creux. En variante, la section de l’armature est carrée ou rectangulaire. Dans tous les cas, l’armature 2 est configurée pour avoir un comportement élastique réversible optimal, tant par la nature du matériau utilisé que par sa configuration. Ainsi l'armature 2 est d'un seul tenant, monobloc, et assure le maintien de l'assise 3 et du dossier 4 sur les bords latéraux G et D de ces derniers, donc sur les bords latéraux du siège 1. Les parties de l’armature 2 maintenant l'assise 3 et le dossier 4 sont configurées globalement en U. L’assise 3 est maintenue, sous chacun des bords G et D, par une branche 5 d’une première partie en U à fond plat, référencée 6, définissant le maintien de l’assise 3. La partie 6 est décrite en référence au bord G du siège 1 visible aux figures 1 et 2, étant entendu que le bord D est identique. La branche 7 opposée à la branche 5 est adaptée pour être fixée sur le véhicule et définit, de facto, un organe de fixation du siège 1 au véhicule. Le fond 8 de ce U relie deux extrémités 9 et 10 de, respectivement, les branches 5 et 7. Comme illustrée à la , lorsque le siège 1 est inoccupé, les branches 5 et 7 sont espacées, l’écartement étant à sa valeur nominale et la partie 6 n’a aucun comportement élastique. Une seconde partie de l’armature 2, référencée 11, est configurée en U à fond arrondi. Cette partie 11 assure le maintien du dossier 4. Les branches 12, 13 de la partie 11 sont sensiblement parallèles et reliées par une extrémité à un fond arrondi 14 de la partie 11. Les extrémités 15, 16 des branches 12, 13 opposées à celles reliées au fond 14 sont reliées à chaque branche 5 de la première partie 6. La liaison est effectuée au niveau des extrémités 17 de la branche 5 opposées à celles reliées au fond 8. Ainsi, c’est la configuration de l’armature obtenue par pliage d’une barre qui assure majoritairement le comportement élastique de l’armature. La zone de jonction visible à la des extrémités 16 et 17 des branches 13, 5, respectivement, des parties 11 et 6 reçoit au moins un dispositif de suspension conforme à l’invention. Comme on le note à la , dans ce mode de réalisation de l’invention, chaque zone de jonction située sur les bords G et D reçoit un dispositif de suspension indépendant. Chaque dispositif de suspension comprend deux supports 18, 19 fixés, pour l’un référencé 18, à la zone de jonction des extrémités 15 ou 16 des branches 12, 13 avec chaque extrémité 17 de chaque branche 5 et, pour l’autre référencé 19, aux extrémités libres 20, 21 de chaque branche 7 de la partie 6. Ici, le support 18 est conique, avec une base concave. En variante il a une autre forme géométrique. Les supports 18, 19 de chaque bord G, D maintiennent entre eux une sphère 22 constitutive du dispositif de suspension selon l’invention. Le maintien de chaque sphère 22 est effectué, dans un mode de réalisation, de manière non définitive, afin de pouvoir si besoin changer facilement la sphère ou intervenir pour des opérations de maintenance. Les sphères 22 sont déformables et ont un comportement élastique réversible, donc reprennent leurs formes initiales dès que la contrainte exercée sur la sphère 22 cesse. Le diamètre nominal D des sphères 22 est observé pour un écartement nominal E entre les branches 5 et 7 de la partie 6 maintenant l’assise 3 sans occupant du siège 1, le véhicule étant à l’arrêt. Une telle configuration est celle représentée aux figures 1 et 2. Selon les sièges, le diamètre nominal D de la sphère 22 est compris entre 8 cm et 12 cm. Chaque sphère 22, pleine ou non, est réalisée en un matériau à déformation élastique réversible, par exemple un élastomère, un silicone, un matériau composite, un matériau métallique, selon l’élasticité souhaitée. Chaque sphère 22 est, en variante, réalisée en plusieurs matériaux à déformation élastique réversible mais toutes les sphères 22 sont toujours identiques. Chaque sphère 22 est adaptée pour filtrer les vibrations du siège 1 et amortir les chocs et à-coups ressentis lors du roulage du véhicule sur une voie de circulation. Les sphères 22 sont également adaptées pour une absorption optimale d’énergie en cas de choc arrière. Les chocs et à-coups génèrent un déplacement en translation de l’assise 3 et du dossier 4 selon la double flèche F ainsi que des vibrations de l’assise 3 et/ou du dossier 4. Un tel déplacement en translation a pour effet de modifier l’écartement nominal E entre les branches 5 et 7 de la partie 6. Cette modification est atténuée, en intensité et en durée, par la déformation des sphères 22. Les vibrations subies par le siège 1 lors du roulage du véhicule, quelles que soient leurs directions, sont également amorties par les sphères 22. Des essais effectués par le demandeur ont permis de constater qu'une forme sphérique permet d'avoir une déformation mécanique optimale et dans tous les cas plus importante que celle d'un cylindre de même volume que la sphère, cela avec une résistance mécanique à l'écrasement de la sphère environ deux fois supérieure à celle d'un cylindre de même nature et volume que la sphère. La illustre à plus grande échelle la sphère 22 en place entre les supports 18 et 19 équipant le bord G du siège 1 tel que représenté à la , lorsque le diamètre de la sphère 22 est nominal, le siège 1 étant inoccupé et le véhicule à l’arrêt. Aucune contrainte ne s’exerce dans cette configuration sur la sphère 22. La illustre le cas où le siège 1 est occupé et une contrainte maximale, par exemple du fait des chocs et à-coups lors du roulage du véhicule, s’exerce sur la sphère 22. La déformation de la sphère 22 se traduit une configuration en ellipsoïde de révolution, par exemple en ballon de rugby. Pour plus de lisibilité, la référence 22 sera également employée pour désigner l’ellipsoïde, donc la sphère déformée. La illustre une telle déformation maximale de la sphère 22 avec un écartement minimal E1 entre les branches 5 et 7 de la partie 6, donc de facto un écartement minimal entre les supports 18 et 19. La déformation élastique de la sphère 22 est telle que l’écartement minimal E1 peut être deux fois inférieur à l’écartement E nominal. On note également une inclinaison de l’ellipsoïde 22, le plan de symétrie à l’équateur P de cette dernière n’étant plus globalement parallèle à des plans moyens P18, P19 des supports 18 et 19, comme cela est le cas à la lorsque la sphère 22 est non déformée. Ceci induit qu’une partie des supports 18 et 19 n’est plus en contact avec l’ellipsoïde 22. Une telle situation est éphémère, de l’ordre de quelques dixièmes de seconde, l’élasticité de la sphère 22 assurant un retour si ce n’est à la configuration nominale au moins à une configuration avec une contrainte faible, donc une configuration proche de la configuration nominale. Autant la forme sphérique que la nature du matériau constitutif de la sphère 22 assurent une absorption optimale des vibrations et des chocs ou à-coups, cela dans un volume réduit et avec un minimum de pièces. Par la suite, l’invention sera décrite en référence à une sphère 22, en accord avec les figures 3 à 10 et pour faciliter la lecture. On conçoit que l’invention concerne toutes les sphères équipant le siège 1. Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4 la sphère, lorsqu’elle est creuse, est avantageusement remplie avec un fluide. Le fluide est soit incorporé lors de la fabrication du dispositif de suspension soit ultérieurement, un accès obturable au volume interne de la sphère 22 étant alors prévu. L’utilisation d’un fluide améliore l’efficacité de l’amortissement, le fluide participant également à l’absorption des chocs et à-coups. Si le fluide utilisé est compressible, donc un gaz, par exemple de l’air ou un gaz inerte tel que de l’azote. Des essais ont démontré que l’utilisation d’un fluide incompressible, donc un liquide tel qu’une huile, du silicone liquide, est plus efficace que l’usage d’un gaz, c’est-à-dire présente un meilleur comportement et une meilleure stabilité quelles que soient les conditions de roulage et la vitesse de la sollicitation du dispositif de suspension. Selon un mode de réalisation avantageux le fluide incompressible est un fluide non-newtonien. Alors qu’un fluide newtonien a une viscosité constante indépendante de la contrainte ou plus précisément de la contrainte de cisaillement et du taux de cisaillement, un fluide non-newtonien a une viscosité qui change lorsqu'il est soumis à une contrainte. Pour certains fluides non-newtoniens la viscosité diminue avec la contrainte. C’est le cas de la sauce nommée ketchup, par exemple, qui devient plus liquide lorsqu'il est secoué. On dit que le fluide est pseudoplastique ou rhéofluidifiant. Pour d’autres fluides non-newtoniens dits rhéoépaississant, la viscosité augmente avec la contrainte. C’est le cas par exemple des solutions aqueuses de fécule de maïs. L’utilisation d’un fluide non-newtonien rhéoépaississant permet un confort accru pour l’occupant du siège 1 car un tel fluide se durcit progressivement avec l’intensité de la contrainte, donc permet une réponse du dispositif de suspension adaptée aux chocs et à-coups subis par le siège 1, cela sans que la déformation de la sphère 22 soit systématiquement maximum comme avec un fluide newtonien. En d’autres termes, avec un fluide non newtonien, la sphère 22 conserve toujours une capacité de déformation élastique réversible, pour une plage de contraintes plus étendue, cela tout en permettant de réduire le volume de fluide utilisé. Une telle réduction, de l’ordre de 30% par rapport à un fluide newtonien, permet donc de réduire le volume de la sphère 22, ce qui outre une réduction des couts matière permet l’utilisation du dispositif objet de l’invention dans un encombrement minimal. Le mode de réalisation illustré aux figures 5 et 6 décrit une variante dans laquelle la sphère 22 est remplie d’un fluide incompressible, newtonien ou non newtonien. Une butée 23, ici configurée en cylindre à base circulaire, est insérée dans le volume de la sphère 22. Cette butée 23 est solidaire par une extrémité 24 de la paroi de la sphère 22, son extrémité opposée 25 étant libre. La butée 23, qu’elle que soit sa configuration géométrique, est avantageusement pleine et en un matériau déformable, par exemple en un élastomère ou une mousse dense de polymères. En absence de contrainte, comme illustrée à la , l’extrémité libre 25 de la butée 23 se situe dans le volume interne de la sphère 22, sans toucher la paroi de la sphère 22. Lorsqu’une contrainte s’exerce sur la sphère 22, celle-ci se déforme et, comme représentée à la , l’extrémité libre 25 de la butée vient en appui sur la paroi de la sphère 22. La butée 23 limite ainsi la déformation de la sphère 22. Le fait que la butée 23 soit elle-même déformable permet d’absorber une partie des chocs et à-coups tout en assurant un arrêt progressif de la déformation de la sphère 22, ce qui participe au confort de l’occupant du siège 1. La longueur et/ou la nature de la butée 23 sont choisis en fonction de la déformation maximale admise et/ou du confort recherché. En variante il n'y a pas une butée mais plusieurs butées, identiques ou non, insérées dans le volume de la sphère 22. Les figures 7 et 8 illustrent une autre variante dans laquelle la butée 23 est pourvue d'orifices 26 traversant, diamétralement ménagés et repartis sur la longueur de la butée 23. Ainsi lorsque la sphère 22 est remplie avec un fluide incompressible, que ce dernier soit newtonien ou non newtonien, la présence des orifices 26 facilite la circulation du fluide à travers la sphère 22 en étant uniformément reparti de part et d’autre de la butée 23, notamment lors de la déformation de celle-ci. De plus, la circulation du fluide à travers les orifices 26, selon les flèches F26, participe à l’amortissement. Les frottements du fluide lors de son passage dans les orifices 26 induisent une dissipation d’énergie, de par la viscosité du fluide. On conçoit que le nombre d’orifices 26, leurs formes et dimensions, ainsi que la viscosité du fluide, newtonien ou non, permet d’ajuster l’amortissement souhaité. Aux figures 9 et 10, seul un dispositif intégré à la sphère dans ce mode de réalisation est illustré en coupe schématique et à plus grande échelle pour plus de lisibilité, la sphère n’étant pas représentée. Ici, la sphère 22 déformable est pourvue en partie haute, c'est-à-dire au niveau de la partie de la sphère 22 en contact avec le support 18 d'un piston 27 mobile en translation selon la flèche F27 dans un contenant 28 rempli d’un fluide 29 incompressible, newtonien. Une extrémité 30 du contenant 28 opposée à l’extrémité d’introduction du piston 27 est pourvue d’au moins deux clapets anti-retours 31, 32. Le clapet 31 s’ouvre en direction du contenant 28. Le clapet 32 s’ouvre en direction d’un second contenant 33 prolongeant le contenant 28 et situé au plus près du support 19. Le volume interne du contenant 33 est séparé en deux parties, égales ou non, par une membrane 34 étanche et déformable, par exemple en élastomère. La partie dit inférieure du contenant 33, donc celle située entre la membrane 34 et le support 19 reçoit un gaz inerte 35, par exemple de l’azote. Une pompe hydraulique 36, connue en soi, est reliée au fluide 29 au niveau du contenant 28. Ici, pour faciliter la lecture, le contenant 28 est schématisé par une forme cylindrique et le contenant 33 par une forme sphérique. Il convient de garder à l’esprit que les contenants 28 et 33 sont tous deux non déformables et intégrés à la sphère 22, le support 18 a une configuration assurant un suivi du déplacement du piston 27 sans qu’il vienne au contact du cylindre 28. Dans la configuration illustrée à la , aucune contrainte ne s’exerce sur le siège 1. Le piston 27 est en partie haute dans le contenant 28, le fluide 29 occupant le volume du contenant 28. La membrane 34 est dans sa position initiale, non déformée. Le fluide 29 est repoussé par le clapet 31 du contenant 33 en direction du contenant 28, selon la flèche F31 jusqu’à ce que le fluide 35 soit à sa pression nominale et n’exercice plus de contrainte sur la membrane 34. Lorsque le siège 1 subit un choc ou un à-coup et/ou en présence d’un occupant, les supports 18 et 19 se rapprochent, ce qui a pour effet de déplacer le cylindre 27 dans le contenant 28. Le fluide 29 est repoussé en direction du contenant 33 en passant par le clapet 32 selon la flèche F32. Le fluide 29 appui sur la membrane 34 qui se déforme et comprime le fluide 35. Le retour à la configuration de la se fait ensuite lorsque la contrainte exercée sur le siège 1 diminue ou s’arrête. La pompe hydraulique 36 a pour fonction de mettre et maintenir le fluide 29 à une pression définie. Dans la variante illustrée aux figures 9 et 10, l’usage combiné de deux types de fluides permet d'avoir des niveaux de pression des fluides relativement bas, globalement de l'ordre de dix fois inférieure en valeur à la pression rencontrée dans le cas des figures 3 à 8. Il est ainsi possible d’utiliser des matériaux composites qui autorisent la réalisation de sphères plus minces et de tailles réduites. Grâce à l’invention, on réalise des sièges de véhicule confortables, avec une tenue aux chocs optimale cela en étant simples et légers. Siège de véhicule (1) comportant une armature de maintien (2) de l’assise (3) et du dossier (4) dudit siège (1) et un organe de fixation dudit siège (1) à un véhicule, au moins un dispositif de suspension étant positionné entre ladite armature de maintien (2) et ledit organe de fixation, caractérisé en ce que le dispositif de suspension comprend au moins une sphère (22) déformable à déformation élastique. Siège de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sphère (22) constitutive du dispositif de suspension est creuse, le volume interne de la sphère recevant un fluide. Siège de véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fluide est un fluide compressible, par exemple un gaz inerte. Siège de véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fluide est un fluide incompressible, par exemple une huile. Siège de véhicule selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fluide incompressible est un fluide non-newtonien rhéoépaississant. Siège de véhicule selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la sphère (22) comprend dans son volume interne recevant un fluide incompressible au moins une butée (23) dense et déformable. Siège de véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que la butée (23) est pourvue d’orifices (26) traversant. Siège de véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que la sphère (22) comprend dans son volume interne un contenant (28) recevant un fluide incompressible (29), le contenant (28) étant relié à un piston (27) et à un autre contenant (33) recevant un fluide compressible (35), séparé du fluide incompressible (29) par une membrane (34) déformable et une pompe hydraulique (36), l’ensemble définissant une suspension hydropneumatique active. Siège de véhicule selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l’organe de maintien de l’assise (3) et du dossier (4) du siège (1) et l’organe de fixation à un véhicule sont formés par une armature métallique (2) monobloc à comportement élastique obtenu par pliage de l’armature. Véhicule équipé d’au moins un siège (1) conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 9.