"Organe de suspension pour véhicule et suspension ainsi équipée"
La présente invention concerne un organe de suspension pour véhicule et une suspension pour véhicule équipée d'un tel organe.
L'invention trouvera particulièrement son application dans le domaine de la fabrication et de l'utilisation de suspensions pour véhicules automobile.
Plusieurs types de suspension sont actuellement proposés sur le marché automobile. En particulier, les suspensions classiques ont des flexibilités linéaires utilisant des raideurs qui sont le résultat d'un compromis entre le confort vertical et la tenue de caisse du véhicule.
Pour optimiser ce compromis, sont apparues des barres anti-dévers qui, lors du transfert des masses raidissent les suspensions en virage afin de diminuer les amplitudes de débattement.
L'inconvénient de ces barres réside dans le fait qu'elles lient les roues d'un même train (train avant et/ou train arrière) les rendant moins indépendantes.
Un autre inconvénient est que cette liaison associée au frottement supplémentaire dégrade la filtration du véhicule aussi bien en confort vertical, latéral (copiage) qu'en remontée dans l'ensemble de la direction.
Par ailleurs, les transferts de masse consécutifs aux accélérations longitudinales en plongée ou en cabrage sont toujours contrôlées par les seules raideurs verticales des suspensions.
On a proposé des suspensions à flexibilité variable tentant de pallier les inconvénients mentionnés. Cependant, toutes ces techniques nécessitent toujours l'adoption de barres anti-dévers avec les inconvénients qui en découlent Qui plus est, pour des suspensions à flexibilité variable, la course de compression est diminuée, et la course de détente augmentée, ce qui produit une élévation du centre de gravité du véhicule en appui, élévation préjudiciable au comportement
On connaît par ailleurs de l'état de la technique et tel que présenté dans les documents DE-A-3 826 831 , US-A-4 962 916, DE-A-10026970 et FR- A-2 537 061 des éléments de suspension pouvant être réalisés en matériau élastomère et constituant une butée Dans certains cas, cette butée peut comporter différentes raideurs II s'agit cependant toujours d'éléments à fonction de butée à utiliser dans le cadre de suspensions classiques donc avec des caractéristiques de raideur classiques On a également proposé des suspensions dites intelligentes, c'est-à- dire pilotées par un système central incorporant des moyens électroniques et informatiques Cependant, de telles suspensions sont généralement d'un coût élevé, et d'une fiabilité relative
On a également proposé des suspensions dites contractive® par le biais du présent demandeur En particulier, le document WO -A-9104876 présente une suspension dotée de deux raideurs distinctes qui s'articulent autour de la position statique du véhicule.
Cette position statique est prédéterminée et paramétrée, et délimite d'une part la course de la compression, et d'autre part la course de détente Par ailleurs, la raideur de la suspension en course de détente est supérieure à la raideur de la suspension en course de compression suivant un rapport de l'ordre de 1 à 3
En d'autres termes, la raideur en course de compression est relativement faible et celle en course de détente considérablement plus élevée. La courbe de raideur qui en résulte est à raideur dégressive, ce qui fait de la suspension contractive® un système totalement opposé aux suspensions à flexibilité linéaire ou progressive.
Toujours selon cette technique antérieure, le point correspondant au changement entre les deux raideurs se situe dans la position statique du
véhicule, c'est-à-dire correspondant sur la course de la suspension au point de position du véhicule lorsqu'il n'est soumis à aucune accélération.
Ce point, ci-après dénommé point de référence auto-stabilisant crée une position de stabilisation naturelle pour lé véhicule. Au niveau de ce point particulier, on met en place une flexibilité de raccordement intermédiaire entre la raideur en phase de compression et celle en phase de détente, et ce pour éviter un passage trop abrupte entre les deux.
Cette phase de transition nécessitant une flexibilité de raccordement peut être assurée par différentes solutions techniques dont celle envisagée dans WO-A-9104876 ou encore dans le document WO-A-9826193. En particulier, une butée en élastomère dotée d'une flexibilité asymptotique peut être mise en œuvre et c'est par l'intermédiaire de cette butée que sera mis en action le ressort antagoniste assurant le complément de raideur nécessaire à la phase de détente de ce type de suspension. Dans les montages actuels de suspension selon cette technique, on a recours d'une part à un organe de butée réalisant la fonction de raccordement, et d'autre part à des ressorts.
Bien que les diverses solutions proposées donnent techniquement satisfaction tant sur le plan du comportement du véhicule que de l'industrialisation, il est apparu au demandeur que des solutions encore plus économiques devaient être recherchées.
La présente invention s'inscrit dans ce cadre, et a pour but de proposer un organe de suspension implantable dans une suspension pour véhicule notamment de type automobile permettant de réduire le coût de fabrication. Un autre avantage de l'invention est d'améliorer la facilité d'implantation dans la suspension, et ce par la réduction du nombre de pièces constitutives à monter.
Un autre avantage de l'invention est d'assurer une aisance de réglage des critères de raideur et d'amortissement par le biais de l'adaptation d'une seule pièce.
D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'organe de suspension selon l'invention et de divers modes de réalisation de montage dans des suspensions pour véhicules.
La présente invention concerne d'abord un organe de suspension pour véhicule apte à être sollicité en compression, comprenant un élément ressort deformable élastiquement lors de la sollicitation en compression et un élément de butée deformable élastiquement uniquement pendant une première phase de sollicitation en compression. L'élément de butée et l'élément ressort sont formés dans une même pièce.
Selon des variantes préférées, cette organe de suspension est tel que :
- La pièce est en matériau élastomère,
- L'organe est creux pour le montage autour d'une tige, - Il comporte au moins un passage le long de l'organe, sur sa surface extérieure, de sorte à pouvoir être monté dans un amortisseur hydraulique,
- Le ou les passages sont constituées de rainures axiales. L'invention a également trait à une suspension pour véhicules. Elle est équipée d'un organe selon l'invention.
Suivant des modes de réalisation préférés, cette suspension est telle que :
- L'organe est monté de façon à être sollicité en compression durant les phases de détente de la suspension. - Elle comporte un amortisseur hydraulique dans lequel est monté l'organe.
- Elle comporte un plancher mobile s'appliquant sur une extrémité de l'organe et doté d'au moins un clapet de passage de fluide, pour engendrer un complément d'amortissement lors de la déformation de l'organe.
- l'organe est placé en opposition à la raideur de sustentation de la suspension
- elle comporte trois phases de raideurs distinctes formées par : o deux segments de raideurs linéaires dont l'un correspond à la raideur souhaitée lors de la phase de compression de la suspension, et dont l'autre correspond à la raideur souhaitée lors de la phase de détente et est environ trois fois plus raide que la première
o une phase de raccordement à raideur évolutive de sorte à basculer d'une façon extrêmement régulière d'un segment de raideur linéaire à l'autre.
Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils représentent seulement un mode de réalisation de l'invention et permettront de la comprendre aisément.
Les figures 1 à 3 schématisent la formation d'un organe selon l'invention. La figure 4 illustre un premier mode de montage de l'organe selon l'invention dans une suspension, à l'extérieur de la partie hydraulique d'un amortisseur.
Les figures 5 et 6 montrent deux autres exemples de montage de l'organe selon l'invention en opposition d'un des bras de la suspension. Les figures 7 et 8 montrent un autre mode de réalisation du montage de suspension dans lequel l'organe est positionné dans un amortisseur hydraulique.
La figure 8 illustre un montage particulier de la butée avec des moyens d'amortissement de son déplacement. La figure 9 schématise des courbes course / effort constatées suivant le mode de suspension choisi, à savoir de type linéaire, progressive ou contractive®.
La figure 10 montre un exemple de raideur théorique (Charge en daN / Course en mm) d'une suspension contractive®. La figure 1 1 montre un exemple de courbe effort/déplacement que peut reproduire un organe en élastomère selon l'invention.
La figure 9 illustre particulièrement les trois techniques générales actuellement envisagées pour des suspensions pour véhicule automobile.
La courbe repérée L représente la relation course / effort produite dans le cadre de suspension à flexibilité linéaire.
La courbe repérée P présente la cas d'une suspension à flexibilité progressive.
Enfin, la courbe repérée C s'inscrit dans la cadre de la technique contractive®. On y constate l'existence de deux phases bien distinctes en détente et en compression avec des raideurs bien déterminées et différentes.
Dans la zone de transition entre les phases de détente et de compression de la courbe C, une flexibilité r de raccordement est constituée. Sur l'axe d'ordonnée, on a représenté l'effort de précontrainte initiale fp, ainsi que l'intervalle d'effort correspondant à la phase de raccordement fr.
A titre préférentiel, la phase de raccordement correspondant au repère r est positionné dans la première partie de la course de détente, et plus précisément entre la position statique et la première partie de course de détente.
La réalisation d'une suspension mettant en pratique l'évolution des raideurs représentées à la courbe C de la figure 9, impose l'emploi de butées et d'éléments déformables élastiquement. La présente invention présente un organe apte à participer à une telle réalisation de suspension.
Pour y parvenir, l'organe ici présenté à titre d'exemple comporte un élément de butée repéré 1 en figure 1 , ainsi qu'un élément ressort repéré 2 en figure 2, les éléments de butée 1 et ressort 2 étant réalisés dans une seule pièce 13 visible en figure 3.
La forme de la pièce 13 illustrée n'est qu'indicative. L'homme du métier est apte à envisager toutes réalisations produisant les caractéristiques recherchées.
De cette façon, on peut en particulier constituer l'élément ressort nécessaire à la phase de détente, ainsi que la butée apte à réaliser l'arc de raccordement de la suspension contractive®.
L'élément de butée 1 est deformable élastiquement en compression jusqu'à une valeur d'effort prédéterminée après laquelle l'élément de butée 1 n'est plus deformable. La raideur de cette partie de l'organe de suspension est donc de type asymptotique.
L'autre élément, l'élément ressort 2, est deformable élastiquement au cours de la sollicitation en compression de l'organe de suspension.
Cette déformation élastique va au-delà de la pnase dans laquelle la butée de raccordement est mise en travail élastique.
La pièce 13 ainsi constituée par superposition de ces deux parties sera avantageusement réalisée en un matériau élastomère facilement réalisable en grande série.
On forme ainsi une pièce 13 unique de faible coût et apte à remplir les fonctions d'amortissement liées aux phases de détente et de raccordement de la suspension contractive®.
A titre préféré, l'organe de suspension a une forme sensiblement allongée telle que représentée en figure 3, et est creux afin de permettre un montage facilité notamment sur le biais d'une tige tel que cela ressort des exemples qui sont décrits ci-après.
Suivant un premier exemple de montage illustré à la figure 4, la pièce 13 est montée dans une suspension pour véhicule comprenant un amortisseur 6 de conception courante. Tel qu'illustré, la pièce 13 est montée à l'extérieur de la partie hydraulique de l'amortisseur 6 représenté, mais sur la tige 7 de cet amortisseur. On comprend aisément le travail en détente et en compression de la pièce 13 ainsi positionnée.
Dans l'exemple représenté à la figure 6, la pièce 13 est positionnée en opposition d'un bras 8 de suspension, ledit bras étant pivotant autour de l'axe 9.
Là encore, la pièce 13 est déformée en compression lors des phases de détente de la suspension avec une déformation préliminaire de l'élément de butée 1 , et une phase successive où seul l'élément ressort 2 est déformé.
De façon semblable, la figure 5 illustre un autre exemple de montage de l'organe de suspension selon l'invention au niveau d'un bras de suspension.
Selon cette possibilité, on positionnera avantageusement la pièce 13 de sorte qu'elle ne fasse pas saillie au-delà du volume délimité par le bras de suspension.
D'une façon générale, on notera que l'organe de suspension de l'invention peut être monté sur tous types de suspension existants sur le marché.
Dans un autre exemple représenté aux figures 7 et 8, la pièce 13 est montée dans la partie hydraulique d'un amortisseur 6.
Selon la figure , la pièce 13 est apte à être comprimée au sein de la partie hydraulique et également montée sur une tige 7 de l'amortisseur. Dans ce cadre, il est avantageux de préserver des passages de fluide le long de la pièce 13 pour un bon fonctionnement de l'amortisseur hydraulique 6. En particulier, des passages sous forme de rainures axiales 3 notamment visibles en figure 3 peuvent être constitués.
Le fonctionnement hydraulique de l'amortisseur 6 n'est donc pas gêné par l'implantation de la pièce 13, mais peut être modifié en exploitant le laminage du fluide sur la périphérie de l'organe en élastomère. En adaptant le diamètre de la pièce 13, on peut produire un frottement léger sur la paroi interne de l'amortisseur en phase de détente, la pièce 13 gonflant légèrement en compression. Cette particularité peut être utilisée pour participer à l'amortissement par la production d'un amortissement par friction.
Dans la variante présentée à la figure 8, on a réalisé un plancher mobile 11 surmontant la pièce 13 et présentant une pluralité de clapets 12 pour le passage de fluide afin de former la fonction de valve. La surface de butée en fin de détente n'est pas systématiquement liée mécaniquement à la pièce 13, et ce grâce au plancher mobile 11.
Par l'intermédiaire de plancher 11 , on réalise des moyens d'amortissement complémentaires lors de la déformation de l'organe de suspension. En effet, le plancher mobile 11 accompagne la déformation de l'organe de suspension, mais en réalisant un amortissement additionnel.
En phase de décompression de l'organe, , la fonction d'amortissement complémentaire du plancher 11 persiste jusqu'à la détente complète de l'organe de suspension, d'où un effet bénéfique sur le confort.
On notera que la déformation en compression de l'organe de suspension, particulièrement en élastomère produira l'augmentation de son diamètre. On adaptera donc en conséquence l'encombrement de l'organe à la géométrie de la suspension dans laquelle il doit s'intégrer, et ce pour ne pas gêner le fonctionnement notamment hydraulique de l'amortisseur.
Dans l'application préférentielle aux suspensions contractive®, on a représenté aux figures 10 et 11 un exemple du résultat apte à être obtenu par l'invention ici présentée.
Dans ce cadre, la figure 10 montre l'évolution de la raideur d'une suspension avec, successivement, un premier segment linéaire correspondant à la détente de la suspension, une zone intermédiaire de raideur non linéaire située en phase de détente et produisant une évolution progressive de la raideur, un deuxième segment linéaire correspondant à la phase de compression de la suspension. La pièce 13 de l'invention produit, à elle seule, les deux premières phases.
A cet effet, une pièce 13 aux propriétés de raideur illustrées par la courbe de la figure 11 serait apte à donner satisfaction.
REFERENCES
1. Elément de butée
2. Elément ressort
3. Rainures axiales
4. Amortisseur
5. Tige .
6. Bras de suspension
7. Axe de pivot
8. Surface de butée
9. Plancher mobile
10. Clapets
11. Pièce élastomère
P. Flexibilité progressive L. Flexibilité linéaire C. Système Contractive ® r. Flexibilité de raccordement fp. Précontrainte initiale fr. Phase de raccordement