Brevet FR3141495A1 — publié le 20240503

L’invention concerne une Butée (1) hydraulique de fin de course de suspension de véhicule automobile, comprenant une chambre de compression (2) conçue pour se comprimer sous l’effet d’une force de compression imprimée par un piston (3) se déplaçant sous l’effet d’une sollicitation, la chambre de compression (2) étant reliée à un réservoir (4) par un circuit inertiel (5) de fluide, la compression de la chambre de compression (2) expulsant du fluide vers le réservoir (4) par le circuit inertiel (5), le circuit inertiel (5) permettant le déplacement du fluide avec une inertie hydraulique variable dépendant de la distance (D1) parcourue par le piston (3) durant de la sollicitation de la butée (1). (Figure 2) Butée hydraulique de fin de course de suspension à inertie progressive. Le domaine technique concerne les butées de fin de course de suspension ainsi que les véhicules automobiles équipés de telles butées hydrauliques de fin de course. Les véhicules automobiles comportent, pour chaque roue, une suspension comprenant un ressort de suspension et un amortisseur télescopique qui freine les mouvements de la roue. La suspension comporte en outre une butée de fin de course prévue pour arrêter de manière rapide la course d’une suspension en cas de choc important subi par la suspension à cause d’un obstacle, par exemple. Les butées sont importantes car elles permettent d’adapter la raideur d’un amortisseur pour améliorer le filtrage des vibrations venant de petites amplitudes, l’énergie restante, résultant d’une vitesse élevée générant une forte course, étant gérée par la butée de fin de course. De manière classique, une butée de fin de course est généralement constituée d’un tampon en élastomère, qui confère un confort médiocre au véhicule. Aussi, pour améliorer le confort, il existe des butées inertielles hydrauliques qui permettent d’arrêter plus progressivement la suspension en fin de course. Une butée inertielle comprend typiquement un piston compressant une chambre remplie d’un liquide qui expulse du fluide hydraulique dans une conduite d’inertie vers un réservoir de fluide. Une butée inertielle est ainsi capable de produire un effort hydraulique d’inertie, c’est-à-dire qu’elle oppose une inertie hydraulique en réponse à une sollicitation. Cette inertie hydraulique, notée I, peut-être calculée à partir de la formule suivante : dans laquelle ρ est la masse volumique du fluide utilisé, s est la section de la conduite d’inertie, Sp est la section du piston de la butée et enfin L représente la longueur de la conduite d’inertie. Si les butées inertielles apportent un accroissement de confort certain, elles ne sont toutefois pas toujours adaptées à tous les types de routes et/ou tous les obstacles et des compromis doivent être fait pour obtenir un confort acceptable. En effet, les butées inertielles connues présentent généralement une inertie figée ne permettant pas d’adapter le comportement de la butée à la route et aux obstacles rencontrés sur le trajet du véhicule. Ainsi, si les butées inertielles offrent un bon filtrage des tressautements, dans certaines situations, le filtrage s’effectue au détriment de la tenue de caisse. Par exemple, les butées inertielles connues provoquent des surtensions de caisse très importantes susceptibles de poser des problèmes sur certaines mauvaises routes ou obstacles de type ralentisseur. L’expérience a montré que la plupart des inconvénients d’une butée inertielle trouvent leur origine dans le fait que leur réponse est indépendante de la course de la suspension. Ainsi, il existe un besoin d’une solution permettant d’améliorer le comportement d’une butée inertielle en permettant de modifier l’inertie de la butée inertielle. La présente invention a pour objet de pallier les problèmes exposés précédemment. Dans ce contexte technique, un but de la présente invention est de fournir une butée hydraulique de fin de course présentant une inertie variable en fonction de la sollicitation. A cet effet, la présente invention se rapporte à une butée hydraulique de fin de course de suspension de véhicule automobile, comprenant une chambre de compression conçue pour se comprimer sous l’effet d’une force de compression imprimée par un piston se déplaçant sous l’effet d’une sollicitation, la chambre de compression étant reliée à un réservoir par un circuit inertiel, la compression de la chambre de compression expulsant du fluide vers le réservoir par le circuit inertiel, le circuit inertiel permettant le déplacement du fluide avec une inertie hydraulique variable dépendant de la distance parcourue par le piston durant de la sollicitation de la butée. L’invention concerne enfin un véhicule automobile comportant au moins une butée de fin de course selon l’invention. Ainsi, la butée hydraulique selon l’invention permet de moduler l’inertie en fonction de la distance parcourue par le piston, c’est-à-dire en fonction de la sollicitation. Ainsi, l’inertie hydraulique de la butée selon l’invention n’est pas figée mais automatiquement adaptée pour offrir un meilleur comportement et notamment en améliorant la tenue de route. Durant une même sollicitation, l’inertie varie tandis que le piston se déplace pour compresser la chambre de compression. Ainsi, la butée selon l’invention offre un comportement plus progressif qu’une butée inertielle connue. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’inertie hydraulique du circuit inertiel varie en fonction de la distance parcourue par le piston par modification de la longueur du circuit inertiel parcourable par le fluide. Avantageusement, la longueur du circuit inertiel parcourable par le fluide augmente lorsque la distance parcourue par le piston augmente. Selon une possibilité, le circuit inertiel présente une pluralité d’orifices conçus pour mettre en communication fluidique le circuit inertiel et le réservoir, la longueur du circuit inertiel parcourable par le fluide étant modifiable par l’obstruction ou l’ouverture d’au moins un des orifices. Ainsi, l’obturation en fonction de la position du piston permet d’adapter l’inertie durant une réaction à une sollicitation. Selon un mode de réalisation de la butée, le piston sépare la chambre de compression et le réservoir disposés autour d’un axe principal, le circuit inertiel étant disposé au moins en partie autour du réservoir et autour de la chambre de compression. Avantageusement, le réservoir comporte un cylindre s’étendant depuis le piston et jusqu’à une extrémité basse fermée par une membrane souple, le cylindre étant mobile avec le piston dans un corps de la butée entre une position de repos et une position de compression maximale, la position de l’extrémité basse définissant la longueur du circuit inertiel parcourable par le fluide. Avantageusement encore, le circuit inertiel est disposé autour du corps de la butée s’enroulant depuis la membrane vers le piston lorsque ce dernier est en position de repos. Selon une possibilité, la butée comporte un butoir mécanique disposé dans la chambre de compression permettant de limiter la compression de la chambre de compression. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : la , représente une vue en coupe longitudinale d’une butée de fin de course selon l’invention dans laquelle le piston est en position de repos ; la , représente une vue en coupe longitudinale de la butée de fin de course de la montrant le piston dans une position intermédiaire entre la position de repos et la position de compression maximale ; la , représente une vue en coupe de la butée de fin de course de la montrant le piston dans la position de compression maximale. Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. Une butée 1 hydraulique de fin de course selon l’invention, illustrée sur les figures 1 à 3, est destinée à équiper une suspension de véhicule automobile. La butée 1 hydraulique comprend une chambre de compression 2 conçue pour se comprimer sous l’effet d’une force de compression et imprimée par un piston 3 se déplaçant sous l’effet d’une sollicitation, symbolisée par la flèche F sur les figures. La chambre de compression 2 est reliée à un réservoir 4 par un circuit inertiel 5 de fluide hydraulique. La compression de la chambre de compression 2 expulse du fluide vers le réservoir 4 par le circuit inertiel 5. Dans la butée 1 hydraulique selon l’invention le circuit inertiel 5 permet le déplacement du fluide avec une inertie hydraulique variable dépendant de la distance parcourue par le piston 3 durant la sollicitation de la butée 1 hydraulique selon l’invention. Autrement dit, l’inertie du circuit inertiel 5 dépend de la position du piston 3 dans le corps 10. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, le piston 3 sépare la chambre de compression 2 et le réservoir 4 qui sont tous deux disposés autour d’un axe principal A. Le réservoir 4 comporte un cylindre 6 qui s’étend depuis le piston 3 et jusqu’à une extrémité basse 7 fermée par une membrane souple 8. Le cylindre 6 forme une paroi latérale du réservoir 4. Comme illustré sur les figures, le cylindre 6 se prolonge au-delà de l’extrémité basse 7 et est solidaire d’une interface 9 reliant la butée 1 à un essieu du véhicule, afin de transmettre les sollicitations de la route à la butée 1. Le cylindre 6 est ajusté dans un corps 10 cylindrique creux et fermé à une de ses extrémités, afin d’être mobile dans le corps 10 entre une position de repos, illustrée sur la , et une position de compression maximale, illustrée sur la . Comme illustré sur les figures, le corps 10 délimite en outre la chambre de compression 2 entre le piston 3 et l’extrémité fermée du corps 10. Dans la position de compression maximale, le piston 3 est en contact avec un butoir 11 mécanique, disposé dans la chambre de compression 2, conçu pour limiter la compression de la chambre de compression 2. Selon une possibilité, le butoir 11 est réalisé en élastomère pour permettre un amortissement du mouvement du piston 3 lorsque ce dernier arrive en contact avec le butoir 11. Dans la butée 1 hydraulique selon l’invention, l’inertie hydraulique du circuit inertiel 5 varie en fonction de la distance parcourue par le piston 3 par modification de la longueur du circuit inertiel 5 parcourable par le fluide, c’est-à-dire la longueur parcourue par le fluide dans le circuit inertiel 5 lors du déplacement du piston 3 compressant la chambre de compression 2 suite à une sollicitation jusqu’au réservoir 4. Afin d’optimiser le comportement routier d’un véhicule selon l’invention, la longueur du circuit inertiel 5 parcourable par le fluide augmente lorsque la distance parcourue par le piston 3 augmente. Ainsi, l’inertie de la butée 1 selon l’invention est progressive et varie, en l’occurrence augmente, durant la réaction de la butée 1 réagissant à une sollicitation. Dans l’exemple illustré sur les figures, le circuit inertiel 5 est disposé au moins en partie autour du réservoir et autour de la chambre de compression 2. A cet effet, le circuit inertiel 5 est composé d’une première partie 12 formée d’un premier tube 13 enroulé en spirale autour de la chambre de compression 2, ainsi que d’une deuxième partie 14 formée d’un deuxième tube 15 enroulé en spirale autour du réservoir 4. Dans l’exemple illustré sur les figures, les premier 13 et deuxième 15 tubes présentent des diamètres similaires. De manière alternative, non illustrée, les deux diamètres sont différents. La première partie 12 s’étend depuis une extrémité haute 16 de la chambre de compression 2, disposée à l’opposé du piston 3, et s’enroule autour du corps 10, c’est-à-dire autour de la chambre de compression 2 vers le piston 3 en position repos. La deuxième partie 14 s’étend depuis une extrémité basse 18, située entre l’interface 9 et l’extrémité basse 7 du cylindre 6. La deuxième partie 14 s’enroule autour du corps 10 et du réservoir 4 en direction du piston 3 en position de repos. Ainsi, le circuit inertiel 5 s’enroule depuis la membrane souple 8 vers le piston 3 lorsque ce dernier est en position de repos. Les première 12 et deuxième 14 parties sont reliées par une portion de tube 20 permettant au fluide de circuler depuis la chambre de compression 2 dans la première partie 12 puis dans la deuxième partie 14 vers le réservoir 4. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, le circuit inertiel 5 présente une pluralité d’orifices 17 conçus pour mettre en communication fluidique le circuit inertiel 5 et le réservoir 4. Chaque orifice 17 est positionné de sorte que la distance parcourue entre l’orifice 17 et l’extrémité basse 7 est propre à chaque orifice 17. Par exemple, chaque orifice 17 est disposé de sorte que d’un orifice 17 au suivant le fluide circulant dans le circuit inertiel 5 parcourt au moins un tour de spirale autour du réservoir 4. Avantageusement, les orifices 17 sont alignés sur le corps 10 de la butée 1 hydraulique, de préférence alignés suivant une direction parallèle à l’axe principal A. Afin de mettre en communication fluidique le circuit inertiel 5 et le réservoir 4, le cylindre 6 est muni d’au moins une lumière 19 positionnable en regard d’au moins un orifice 17 par un déplacement du piston 3. Ainsi, en fonction de la position du piston 3 dans le corps 10, une lumière 19 ouvre au moins un orifice 17, tandis que d’autre orifices 17 sont obturés par le cylindre 6. Ainsi, la longueur du circuit inertiel 5 parcourable par le fluide est déterminée par le ou les orifices 17 ouverts sur le réservoir 4, qui dépend de la position du piston 3 dans le corps 10. La position du piston 3 dans le corps 10 est évidemment liée à la distance parcourue par le piston 3, depuis la position de repos, durant la sollicitation. Par exemple, comme illustré sur la , le piston 3 est dans la position de repos, indiquée par le repère L0. Dans cette position, la lumière 19 ouvre au moins les 5 premiers orifices 17 situés sur les cinq premiers tours de spirale de la deuxième partie 14. La distance parcourable par le fluide dans le circuit inertiel 5 est alors minimale. Lors d’une sollicitation de la butée hydraulique, le piston 3 se déplace, provoquant le déplacement du réservoir 4 et un mouvement de fluide dans le circuit inertiel 5. Comme illustré sur la , pendant la sollicitation, le piston 3 se déplace et se trouve désormais au niveau du repère L1 indiqué sur les figures 2 et 3. Avec le piston 3, l’extrémité basse 7 du cylindre 6 du réservoir 4 se déplace dans le corps 10 et la lumière 19 se retrouve en regard de nouveaux orifices 17 tandis que certains des orifices 17 ouverts en position de repos sont désormais obturés. La distance parcourable par le fluide dans le circuit inertiel 5 est désormais augmentée de la longueur correspondant à plusieurs tours de spirale, en l’occurrence deux tours de spirale indiqués par la flèche D1 s’étendant entre les repères L0 et L1. L’inertie correspondante du circuit inertiel 5, proportionnelle à la longueur parcourable du circuit inertiel 5 est alors supérieure à l’inertie minimale. Lorsque le piston 3 arrive en appui du butoir 11, au niveau du repère Lmax, comme illustré sur la , la lumière 19 se trouve dans une position qui ne permet le passage du fluide vers le réservoir 4 qu’à travers un nombre minimal d’orifices 17, de sorte que la longueur parcourable du circuit inertiel 5 par le fluide est augmentée par rapport à la position de repos de la , d’une distance correspondant à un nombre maximum de tours de spirale, comme indiqué par la distance Dmax sur la . La distance Dmax mesure également la distance entre les repères L0 et Lmax. Ainsi, juste avant d’arriver en appui du butoir 11, l’inertie du circuit inertiel 5, proportionnelle à la longueur parcourable par le fluide dans le circuit inertiel 5, est maximale. Enfin, afin de permettre le retour en position de repos un fois la sollicitation de la butée 1 terminée, le piston 3 est, par exemple, pourvu de canaux, non illustrés, permettant le déplacement rapide du fluide du réservoir 4 vers la chambre de compression 2 lors du déplacement du piston 3 vers sa position de repos. Les canaux sont alors pourvus de moyens de restriction de circulation du fluide, tels que des clapets unidirectionnels, non illustrés et n’autorisant le passage du fluide que dans une seule direction, en l’occurrence depuis le réservoir 4 vers la chambre de compression 2. Une fois la sollicitation terminée, la membrane souple 8, déformée par la quantité de fluide accrue présente dans le réservoir 4, exerce alors une pression sur le fluide présent dans le réservoir 4 pour l’expulser vers la chambre de compression 2 à travers, par exemple, les canaux unidirectionnels. Ainsi, la butée 1 hydraulique selon l’invention est capable de moduler sa réponse en fonction de la sollicitation qu’elle subit. La distance parcourue par le piston lors d’une sollicitation modifie l’inertie de la butée 1 en adaptant la distance parcourable par le fluide hydraulique dans le circuit inertiel 5. La butée 1 selon l’invention présente donc un comportement progressif. L’invention ne se limite pas au mode de réalisation de butée hydraulique de fin de course décrit ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais d’autres modes de réalisation peuvent être conçus par l’homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. Butée (1) hydraulique de fin de course de suspension de véhicule automobile, comprenant une chambre de compression (2) conçue pour se comprimer sous l’effet d’une force de compression imprimée par un piston (3) se déplaçant sous l’effet d’une sollicitation, la chambre de compression (2) étant reliée à un réservoir (4) par un circuit inertiel (5), la compression de la chambre de compression (2) expulsant du fluide vers le réservoir (4) par le circuit inertiel (5), le circuit inertiel (5) permettant le déplacement du fluide avec une inertie hydraulique variable dépendant de la distance (D1, Dmax) parcourue par le piston (3) durant de la sollicitation de la butée (1). Butée (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’inertie hydraulique du circuit inertiel (5) varie en fonction de la distance (D1, Dmax) parcourue par le piston (3) par modification de la longueur du circuit inertiel (5) parcourable par le fluide. Butée (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la longueur du circuit inertiel (5) parcourable par le fluide augmente lorsque la distance (D1, Dmax) parcourue par le piston (3) augmente. Butée (1) selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le circuit inertiel (5) présente une pluralité d’orifices (17) conçus pour mettre en communication fluidique le circuit inertiel (5) et le réservoir (4), la longueur du circuit inertiel (5) parcourable par le fluide étant modifiable par l’obstruction ou l’ouverture d’au moins un des orifices (17). Butée (1) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le piston (3) sépare la chambre de compression (2) et le réservoir (4) disposés autour d’un axe principal (A), le circuit inertiel (5) étant disposé au moins en partie autour du réservoir (4) et autour de la chambre de compression (2). Butée (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que le réservoir (4) comporte un cylindre (6) s’étendant depuis le piston (3) et jusqu’à une extrémité basse (7) fermée par une membrane souple (8), le cylindre (6) étant mobile avec le piston (3) dans un corps (10) de la butée (1) entre une position de repos (L0) et une position de compression maximale (Lmax), la position de l’extrémité basse (18) définissant la longueur du circuit inertiel (5) parcourable par le fluide. Butée (1) selon la revendication 6, caractérisée en ce que le circuit inertiel (5) est disposé autour du corps (10) de la butée (1) s’enroulant depuis la membrane souple (8) vers le piston (3) lorsque ce dernier est en position de repos (L0). Butée (1) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu’elle comporte un butoir (11) mécanique disposé dans la chambre de compression (2) permettant de limiter la compression de la chambre de compression (2). Véhicule automobile comportant au moins une butée (1) de fin de course selon l’une des revendications 1 à 8.