FR2945476A1 - Suspension en particulier pour vehicule automobile, comprenant un ressort helicoidal. - Google Patents

Abstract

Suspension en particulier pour véhicule automobile, comprenant un ressort hélicoïdal (1) comportant un axe de compression (Z), qui est fixé entre la caisse du véhicule et un élément de suspension, caractérisée en ce que des batteurs à inertie (20, 40, 80) comprenant un axe de battement sensiblement transversal à l'axe de compression (Z), sont fixés sur le ressort (1) dans une partie intermédiaire entre la caisse et l'élément de suspension, pour amortir des vibrations transversales.

Description

SUSPENSION EN PARTICULIER POUR VEHICULE AUTOMOBILE, COMPRENANT UN RESSORT HELICOÏDAL

La présente invention concerne une suspension pour véhicule automobile comprenant un ressort hélicoïdal, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'une telle suspension. Les véhicules automobiles comportent généralement une suspension comprenant un ressort hélicoïdal, pour suivre les déformations de la route tout en assurant le confort et la tenue de route. Les ressorts hélicoïdaux sont disposés entre la caisse du véhicule et un bras mobile supportant la roue, en un point situé près du moyeu de cette roue, pour permettre un débattement sensiblement vertical de la roue. Un amortisseur est disposé en parallèle du ressort, pour amortir les débattements de la suspension.

Par ailleurs le moteur thermique génère dans la rotation de l'arbre entraîné par le vilebrequin, une vibration en torsion suivant son axe due à la succession des combustions dans les cylindres. Pour un moteur à quatre temps comportant quatre cylindres, la fréquence de cette vibration est suivant l'ordre deux.

L'amplitude de cette vibration en torsion est d'autant plus élevée que le couple est important et que la vitesse de rotation du moteur est basse, ce qui est le cas avec les motorisations modernes comportant un bon rendement à bas régime. On utilise ces bas régimes notamment avec les moteurs à essence comprenant un turbocompresseur, ou les moteurs Diesel comprenant une rampe commune d'injection, pour réduire la consommation et les émissions polluantes. Dans le cas des véhicules à roues avant motrices, les roues sont maintenues par des bras de suspension comprenant des articulations, cet ensemble comportant une certaine raideur suivant l'axe longitudinal du véhicule. La vibration en torsion transmise aux arbres des roues, combinée avec la raideur longitudinale des bras de suspension, peut générer une vibration longitudinale du moyeu de roue qui applique un couple de traction irrégulier au véhicule sous l'effet de l'oscillation du couple transmis. Un problème qui se pose est que le ressort de suspension dont la base est fixée près du moyeu de la roue, est entraîné par cette vibration longitudinale. La partie centrale du ressort formant une masse suspendue, peut être excitée suivant son premier mode vibratoire situé dans le plan perpendiculaire à son axe de compression, et entrer en résonance. La résonance du ressort de suspension peut alors se transmettre à la caisse du véhicule, notamment par son appui d'extrémité supérieure lié à cette caisse, et générer des bruits désagréables. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer à la réalisation d'une suspension d'un véhicule comportant un ressort hélicoïdal, une solution simple, efficace et économique, permettant de réduire les vibrations.

Elle propose à cet effet une suspension en particulier pour véhicule automobile, comprenant un ressort hélicoïdal comportant un axe de compression, qui est fixé entre la caisse du véhicule et un élément de suspension, caractérisé en ce que des batteurs à inertie comprenant un axe de battement sensiblement transversal à l'axe de compression, sont fixés sur le ressort dans une partie intermédiaire entre la caisse et l'élément de suspension, pour amortir des vibrations transversales du ressort. Un avantage de la suspension selon l'invention est qu'en disposant des batteurs comprenant un axe de battement transversal, on peut de manière simple réduire des oscillations de la partie centrale du ressort suivant un plan transversal, en particulier les oscillations du premier mode vibratoire du ressort. De plus la suspension selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, l'élasticité des batteurs est donnée par un élastomère moulé.

Avantageusement, les batteurs sont clipsés sur le fil métallique d'une spire du ressort. Les batteurs peuvent contenir un clip rigide intégré dans l'élastomère surmoulé, qui vient serrer le fil du ressort.

Avantageusement, les batteurs comportent suivant l'axe de battement, des liaisons souples vers des bras perpendiculaires à cet axe et disposés symétriquement, formant une section générale en H centrée sur l'axe du fil du ressort. Selon une variante, des masses métalliques sont intégrées dans l'élastomère surmoulé qui forme les bras. Selon une autre variante, la suspension comporte plusieurs batteurs assemblés, formant un ensemble de batteurs. L'ensemble de batteurs peut comporter un clip commun pour assurer son maintien sur le ressort.

Avantageusement, les batteurs comportent une première fréquence d'oscillation proche de celle du ressort à amortir, qui peut être comprise entre 40 et 60 Hertz. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile disposant d'une suspension comprenant un ressort hélicoïdal comportant un axe de compression, qui est fixé entre la caisse du véhicule et un élément de suspension, cette suspension comportant de plus l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un ressort de suspension hélicoïdal selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une coupe perpendiculaire à l'axe du fil, d'un ressort hélicoïdal comportant un batteur à inertie selon l'invention ; - la figure 3 est une coupe perpendiculaire à l'axe du fil, d'un ressort hélicoïdal comportant un batteur à inertie suivant une variante ; - la figure 4 est un graphique présentant de manière comparative la première fréquence propre d'un ressort suivant un axe transversal, avec et sans batteurs ; - la figure 5 est un schéma présentant le principe de l'amortissement par les batteurs ; et - la figure 6 présente un ensemble de batteurs fixés sur une spire d'un ressort hélicoïdal. La figure 1 présente un ressort hélicoïdal de suspension 1, réalisé à partir d'un fil métallique 2 enroulé en spires non jointives autour d'un axe principal 8. En partie supérieure, le diamètre des spires se resserre progressivement pour obtenir une flexibilité variable de ce ressort 1. Une coupelle supérieure 4 prenant appui sur la caisse du véhicule, reçoit l'extrémité supérieure du ressort 1, avec des formes complémentaires pour ajuster cette extrémité.

De même une coupelle inférieure 6 assure la liaison avec un élément de suspension, comme un bras de suspension portant le moyeu d'une roue. L'oscillation sensiblement verticale de la roue comprime le ressort 4 suivant son axe principal 8 proche de l'axe Z vertical, par l'intermédiaire du bras de suspension.

Pour une roue avant motrice, le moyeu de la roue comporte un arbre de transmission transmettant un couple venant du moteur thermique, comprenant des vibrations en torsion. Ces vibrations en torsion génèrent une vibration longitudinale du moyeu de la roue, et donc de la coupelle inférieure 6 du ressort 1, qui excite ce ressort suivant un axe situé dans un plan transversal à l'axe principal 8, qui est généralement proche de l'axe longitudinal du véhicule ou axe X. Suivant la fréquence d'excitation de la vibration en torsion venant du moteur, qui peut être basse dans le cas où on roule avec un régime faible, on peut exciter le premier mode de la fréquence propre de flexion transversale de la partie centrale du ressort 1. Le ressort 1 se déforme alors comme présenté par les arcs 10, à une fréquence propre généralement comprise entre 40 et 60 Hertz. La figure 2 présente un batteur à inertie 20 en élastomère, qui peut être un caoutchouc, clipsé sur le fil 2 d'une spire d'un ressort de suspension.

Le batteur 20 comporte une partie centrale 22 sensiblement circulaire, comprenant une ouverture 26 tournée suivant l'axe Z, qui comporte une largeur égale à environ la moitié du diamètre du fil 2. Un clip circulaire 24 intégré dans la partie centrale 22 par surmoulage, comporte une ouverture correspondante, comprenant des pentes sur ses rebords pour faciliter l'introduction sur le fil 2. Avantageusement le clip circulaire 24 comprend une matière rigide, qui peut être métallique, ou formée par un moulage d'une matière plastique. La partie centrale 22 du batteur 20, vient se clipser sur le fil 2 en l'engageant dans l'ouverture 26, pour après avoir écarté le clip 24 formant un ressort, venir se resserrer sur le fil en assurant un maintien. La partie centrale 22 du batteur comporte suivant l'axe X, deux liaisons 30 vers des bras 28 perpendiculaires à cet axe, disposés symétriquement de part et d'autre du fil 2. La section générale du batteur 20 qui est sensiblement constante, a une forme générale en H , les deux bras 28 constituant les barres verticales du H. Le batteur 20 est fixé sur une des spires du milieu du ressort 1 de suspension. Le fonctionnement du batteur 20 est le suivant. Lors des oscillations de la partie centrale du ressort suivant l'axe X, les bras 28 du batteur représentant des masses fixées de manière souple au fil 2 par les liaisons 30 qui sont élastiques, vont se déplacer par rapport à ce fil suivant cet axe X. Les bras 28 peuvent être rigides, ou disposer eux-mêmes d'une certaine souplesse suivant l'axe X, leurs extrémités éloignées des liaisons 30 pouvant fléchir.

En calculant la valeur de la masse d'un bras 28, et la raideur de sa liaison avec le fil 2, on peut prévoir une fréquence propre du premier mode d'oscillation de cette masse, qui soit sensiblement celle du mouvement transversal de la partie centrale du ressort 1. Dans ce cas, les bras 28 forment un batteur dont l'oscillation propre vient sensiblement en opposition de phase avec l'excitation venant de la coupelle inférieure 6, pour contrer cette oscillation et en réduire les effets sur le ressort 1. On réalise ainsi un amortissement de l'oscillation transversale du ressort 1, lors des excitations à sa fréquence propre. On notera que l'on peut effectuer un réglage de l'orientation de l'axe du batteur 20 pour l'ajuster dans le plan perpendiculaire, suivant l'axe précis de la première fréquence transversale du ressort 1, qui peut être décalé par rapport à l'axe longitudinal X du véhicule. La figure 3 présente un batteur à inertie 40, dont les bras 28 comportent dans leurs parties éloignées de la liaison 30 suivant l'axe Z, des masses métalliques 42 intégrées dans l'élastomère qui est surmoulé dessus. On donne ainsi aux bras 28 une masse nettement plus importante qui se trouve reliée de manière élastique par les liaisons souples 30, et éventuellement par une flexion de ces bras, au fil 2. Le batteur à inertie 40 comportant des masses importantes sous un volume identique, a une fréquence propre de résonance qui est diminuée, et peut délivrer une énergie plus importante. En réglant la valeur des masses métalliques 42 intégrées dans le batteur 40, on peut ainsi ajuster la fréquence propre de ces batteurs qui gardent une forme extérieure identique. En variante les bras 28 comportant eux-mêmes une certaine souplesse suivant l'axe X, peuvent être fixés au batteur 20, 40 de manière sensiblement rigide par le clip 24 comportant un crochet. Les figures 4 et 5 présentent le principe de fonctionnement du batteur selon l'invention. La masse 60 est la masse M1 de la partie centrale du ressort 1, qui se trouve reliée par une raideur 62 représentant la raideur K1 transversale de ce ressort, au support 64 représentant les coupelles d'extrémité 4, 6.

Le graphe 54 comporte un axe des abscisses présentant la fréquence en Hertz, et un axe des ordonnés présentant l'amplitude de l'oscillation transversale. La masse 60 portée par la raideur 62, possède sa fréquence propre d'oscillation présentée par la courbe 50, donnant un pic d'amplitude de cette oscillation à la fréquence F1 qui est égale à environ 55 Hertz. Une masse additionnelle 66 représentant la masse du batteur M2, est liée à la première masse 60 par une raideur 68 représentant la raideur interne K2 du batteur. Un amortisseur 70 possédant une constante C, représente la capacité d'amortissement interne de l'élastomère de surmoulage du batteur 20, qui dissipe de l'énergie par échauffement de la matière pendant son travail de déformation. A la fréquence propre F1 de la raideur transversale 62 du ressort 1, le batteur 20 vient agir en opposition de phase sur ce ressort pour contrer son oscillation transversale, ce qui donne la courbe 52 comprenant une absorption du pic de la courbe 50, et un petit étalement de cette courbe à la base de ce pic. L'amplitude de l'oscillation transversale du ressort 1 est fortement diminuée, les excitations transmises à la caisse du véhicule le sont aussi.

La figure 6 présente un assemblage de neuf batteurs 80, disposés sur le fil 2 d'une spire du ressort 1, suivant un arc de cercle centré autour de l'axe X du véhicule. Chaque batteur comporte deux bras 28 accordés en fréquence, qui contribuent à l'amortissement des vibrations transversales du ressort 1 suivant l'axe X, en ajoutant leurs effets les uns aux autres pour obtenir une capacité d'amortissement globale plus importante. Un clip commun 82 réalisé avantageusement en matière plastique, est intégré dans le surmoulage en caoutchouc de l'ensemble des bras 28, pour former un ensemble réalisé de manière économique. D'une manière générale, on peut fixer des batteurs 20 ou des ensembles de batteurs 80, sur les deux côtés d'une spire du ressort 1 suivant l'axe X, pour cumuler les effets de ces batteurs. On peut aussi fixer des batteurs 20, 80 sur plusieurs spires proches, situées sensiblement au milieu du ressort 1. Ce procédé de réduction des vibrations est simple et économique, et peut être utilisé sur tous types de ressorts hélicoïdaux de suspension, sans modification de cette suspension, pour un train avant ou un train arrière de ce véhicule.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 ù Suspension en particulier pour véhicule automobile, comprenant un ressort hélicoïdal (1) comportant un axe de compression (Z), qui est fixé entre la caisse du véhicule et un élément de suspension, caractérisée en ce que des batteurs à inertie (20, 40, 80) comprenant un axe de battement sensiblement transversal à l'axe de compression (Z), sont fixés sur le ressort (1) dans une partie intermédiaire entre la caisse et l'élément de suspension, pour amortir des vibrations transversales. 2 ù Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élasticité des batteurs (20, 40, 80), est donnée par un élastomère moulé. 3 ù Suspension selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les batteurs (20, 40, 80) sont clipsés sur le fil métallique (2) d'une spire du ressort (1). 4 ù Suspension selon la revendication 2 et 3, caractérisée en ce que les batteurs (20, 40, 80) contiennent un clip rigide (24, 82) intégré dans l'élastomère surmoulé, qui vient serrer le fil (2) du ressort (1). 5 ù Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les batteurs (20, 40, 80) comportent suivant l'axe de battement, des liaisons souples (30) vers des bras (28) perpendiculaires à cet axe et disposés symétriquement, formant une section générale en H centrée sur l'axe du fil du ressort. 6 ù Suspension selon la revendication 2 et 5, caractérisée en ce que des masses métalliques (42) sont intégrées dans l'élastomère surmoulé qui forme les bras (28). 7 ù Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs batteurs assemblés, formant un ensemble de batteurs (80). 8 ù Suspension selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'ensemble de batteurs (80) comporte un clip commun (82) pour assurer son maintien sur le ressort.9 ù Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les batteurs (20, 40, 80) comportent une première fréquence d'oscillation proche de celle du ressort (1) à amortir, qui peut être comprise entre 40 et 60 Hertz. 10 ù Véhicule automobile disposant d'une suspension comprenant un ressort hélicoïdal (1) comportant un axe de compression (Z), qui est fixé entre la caisse du véhicule et un élément de suspension, caractérisé en ce que cette suspension est réalisée suivant l'une quelconque des revendications précédentes.