FR3017337A1 - Dispositif a ressorts ayant une raideur commandee - Google Patents

Dispositif a ressorts ayant une raideur commandee Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif à ressorts (1) à raideur commandée pour un véhicule automobile. Le dispositif (1) comprend un support (12) d'un ressort (11) comprenant un corps magnétique, de type électro-aimant, et une plaque magnétique pour actionner un moyen de serrage du support le long d'une tige de guidage (13). Le corps magnétique peut être piloté pour générer une force magnétique actionnant le moyen de serrage. L'ensemble peut ainsi bloquer le ressort (11) et adapter la raideur du dispositif (1) en fonction d'informations de roulage

Description

DISPOSITIF A RESSORTS AYANT UNE RAIDEUR COMMANDEE Le domaine de l'invention concerne un dispositif à 5 ressorts à raideur variable pour une suspension de véhicule automobile, notamment comprenant deux ressorts de raideur distincte. La suspension porte la charge du véhicule automobile et assure également le confort vertical du véhicule en filtrant 10 les inégalités de la route. Les suspensions classiques mécaniques comprennent un dispositif à un ressort dont les spires d'extrémité sont solidaires à des supports. Ces suspensions ont une raideur linéaire et le réglage est adapté pour obtenir un compromis de confort par rapport à la tenue de 15 la caisse. La suspension d'un véhicule automobile sportif est configurée pour favoriser la tenue de route au détriment du confort, tandis qu'un véhicule familial voit le confort privilégié à la tenue de caisse. 20 Il existe des suspensions de véhicule utilisant un amortissement variable où l'amortissement est piloté en fonction des informations relevées par des capteurs afin de s'adapter aux différentes situations de vie. Ces suspensions sont souvent associées à un dispositif à ressort métallique 25 linéaire, qui de fait limite le potentiel du compromis entre le confort et la tenue de caisse. On connaît également des suspensions hydropneumatiques qui permettent de modifier à la fois la raideur et l'amortissement. Cette solution présente le désavantage d'être 30 difficilement implantable sur un véhicule en comparaison d'une solution mécanique classique. Son coût est également supérieur. On connaît le document brevet FR2677929B1 décrivant en figure 8 un amortisseur à deux ressorts dont la raideur 5 respective de chaque ressort est différente. Ce dispositif permet de modifier la raideur équivalente de l'amortisseur en éliminant l'action du ressort R30 ayant la raideur la plus faible. L'élimination est opérante lorsque la compression du ressort R30 est telle que l'appui 32 du ressort R30 est 10 contraint par une butée 33. La compression de ce ressort s'interrompt alors, seul le ressort de raideur supérieure R20 supportant l'accroissement de la charge. Cependant, ce système a pour inconvénient l'impossibilité de commander la variation de la raideur 15 équivalente du dispositif à ressorts. En effet, celle-ci est prédéterminée par la course d'écrasement imposée par la position de la butée 33 sur la tige de guidage disposée à l'intérieur des ressorts. Un objectif de l'invention est de proposer un 20 dispositif à ressorts dont la raideur peut être commandée manuellement ou automatiquement afin de s'adapter à un plus grand nombre de situations de vie. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif à ressorts à raideur commandée pour une suspension de véhicule 25 automobile comportant un ressort, un premier support solidaire à une première spire d'extrémité du ressort, un deuxième support solidaire à une deuxième spire d'extrémité du ressort, au moins une tige de guidage pour coupler les premier et deuxième supports et permettre un déplacement du deuxième 30 support lors d'une déformation du ressort.
Selon l'invention, le deuxième support comprend un corps formant un électro-aimant, une plaque ferromagnétique en regard du corps et mobile par rapport au corps et un moyen de serrage de la tige, le corps, la plaque et le moyen de serrage étant agencés de sorte que le corps soit apte à exercer un effort magnétique sur la plaque afin d'actionner le moyen de serrage pour empêcher le déplacement du deuxième support le long de la tige. Selon une variante, la tige est solidaire aux premier 10 et deuxième supports à l'extérieur de la circonférence du ressort, le deuxième support comportant un cylindre de guidage traversé par la tige. Selon une variante, le moyen de serrage est une rondelle annulaire à la tige, déformable et positionnée de 15 sorte que la plaque et le corps soient aptes à déformer la rondelle par une pression résultant de l'effort magnétique pour opérer la force de serrage sur la tige. Selon une variante, le deuxième support comprend en outre un moyen d'écartement de la plaque et du corps pour 20 permettre le déplacement du deuxième support. Avantageusement, le moyen de serrage est solidaire du corps du deuxième support. Selon une variante, le dispositif comprend également un deuxième ressort concentrique au premier ressort, le deuxième 25 ressort étant solidaire au premier support par une première spire d'extrémité et à un troisième support par une deuxième spire d'extrémité, la tige étant couplée uniquement aux premier et deuxième supports parmi les trois supports. Selon une variante, le dispositif comprend au moins 30 deux tiges de guidage pour solidariser les premier et deuxième supports, chacune des tiges comportant un moyen de serrage.
L'invention concerne un véhicule automobile comprenant l'une quelconque des variantes du dispositif à ressorts. Selon l'invention, il est également prévu un procédé de contrôle de la raideur du dispositif à ressorts selon l'une 5 quelconque des variantes précédentes. Le procédé comprend les étapes successives suivantes : - requête d'un changement de la raideur du dispositif à ressorts, - puis commande d'un courant électrique dans l'électro10 aimant du deuxième support pour bloquer le ressort. Grâce à l'invention, la raideur équivalente est pilotée à volonté par une stratégie prédéterminée et flexible, dépendante d'informations relevées par des capteurs ou sur commande du conducteur. 15 De plus, la raideur équivalente n'est pas dépendante d'un niveau de compression du ressort. Un plus grand nombre de situations de roulage est ainsi couvert par une raideur adaptée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente 20 invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente un mode de réalisation d'un 25 dispositif à deux ressorts à raideur équivalente commandée selon l'invention. La figure 2A représente une vue détaillée du support inférieur du ressort disposant de moyens pour bloquer son action. La vue représente l'instant d'activation du champ magnétique précédant le blocage du ressort. La figure 2B représente la même vue du support inférieur que la figure 2A. Elle représente une situation de 5 vie lorsque l'effort de serrage est opérant pour bloquer le ressort. Le dispositif à ressorts 1 tel que décrit dans le mode de réalisation de la figure 1 comprend deux ressorts, un ressort inférieur 11 et un ressort supérieur 15. Chacun des 10 ressorts est solidarisé à ses extrémités par un support. Le ressort inférieur 11 est solidarisé par sa spire inférieure au support inférieur 12 et par sa spire supérieure au support supérieur 10. Le support supérieur 10 est une pièce intermédiaire réalisant la liaison entre le ressort inférieur 15 11 et le ressort supérieur 15. Le ressort supérieur 15 est donc solidarisé par sa spire inférieure au support 10 et par sa spire supérieure au support supérieur 16. Le support supérieur 16 est de la forme d'un disque couvrant la circonférence du ressort 15. Ce disque peut 20 présenter une ouverture centrale formant alors un cylindre, le ressort 15 reposant alors sur le bord du cylindre. Le support inférieur 12 peut être de la forme d'un disque ou dans ce mode de réalisation est de la forme d'un cylindre, le ressort 11 reposant sur le bord du cylindre. Le support 12 est composé 25 d'un corps cylindrique couplé sur sa face extérieur avec une plaque de la forme d'un disque ouvert en son centre. La plaque et le corps sont liés par un pion de maintien 124 de la plaque. Le support 12 sera décrit plus en détail dans la suite de la description pour présenter les moyens de blocage du 30 ressort 11. Par ailleurs, selon l'invention, des tiges de guidage 13 sont solidarisées d'une part au support 10 et d'autre part au support inférieur 12. Une extrémité d'une tige 13 est montée fixe sur le support 10 par une liaison 18, tandis que l'autre extrémité est montée par une liaison mobile 17 au support 12 au moyen d'un cylindre de guidage du support inférieur 12. Une tige 13 traverse et coulisse à l'intérieur du cylindre de guidage du support 12 lorsque celui-ci, libre, permet d'obtenir la raideur la plus souple. Dans ce mode de réalisation, le dispositif à ressorts 1 comprend trois tiges 13 réparties sur la périphérie du dispositif à ressorts 1 et couplées par des couples de liaisons 18 et 17 chacune. Les cylindres de guidage de la liaison 17 sont répartis de préférence en périphérie du support inférieur 12, les tiges étant alors positionnées l'extérieur de la périphérie du ressort 11. De même, les liaisons fixes des tiges 13 sur le support 10 sont réparties sur la périphérie du cylindre 10. Dans cette variante, les tiges de guidage couvrent la longueur du ressort 11 uniquement, et sont donc délimitées en longueur par le support 10 et le support 12. Celles-ci servent uniquement au blocage du ressort 11. Dans une autre variante, non décrite dans cet exemple, comprenant deux ressorts pouvant être bloqués, les tiges de guidage peuvent couvrir la longueur des deux ressorts et être solidaires à trois supports. Les liaisons 18 et 17 sont réparties de sorte positionner leur barycentre sur l'axe central du ressort 11, les trois liaisons des ensembles 18 et 17 forment un triangle isocèle sur la surface du corps du support 10 et support 12 respectivement. Bien évidemment, d'autres configurations peuvent être prévues, en nombre de tiges et positionnement pour assurer le guidage et le blocage du ressort 11. Les tiges de guidage 13 et liaison mobile 17 autorisent le déplacement du support 12 le long de l'axe des tiges. Le ressort 11 est opérant et peut être comprimé lorsqu'une force s'exerce sur le support 12. Les ressorts 11 et 15 sont concentriques. Le ressort 15 est défini par une circonférence inférieure au ressort 11, 5 permettant ainsi son positionnement en partie à l'intérieur du ressort 11. Des appuis adaptés, en forme de replis annulaires et recourbés à l'intérieur du cylindre du support 10 permettent l'appui de la spire supérieure du ressort 11 autour de la spire inférieure du ressort 15. Cette configuration de 10 chevauchement des ressorts 11 et 15 permet de réduire la longueur du dispositif à ressort. Dans une variante, les ressorts 11 et 15 peuvent être concentriques et de même circonférence. Le dispositif ressort 1 présente alors des ressorts positionnés l'un au 15 dessus de l'autre, sans chevauchement. La pièce intermédiaire 10 présente alors une forme adaptée à cette configuration. Dans cette configuration, le ressort 11 présente une raideur inférieure à la raideur du ressort 15. Lorsque le ressort 11 est libre, la suspension débat, les deux ressorts 20 sont opérants et le support 12 coulisse autour des tiges 13. La raideur équivalente du dispositif ressorts est équivalente à un système de deux ressorts en série. La figure 2A décrit une coupe partielle du support inférieur 12 ainsi que la tige de guidage 13. La situation de 25 vie correspond à l'instant de commande de variation de la raideur équivalente du dispositif à ressorts 1. Les deux ressorts 11 et 15 sont opérants et une commande d'inhibition du ressort 11 est pilotée. Pour cela, le support 12 comprend un corps 121 formé 30 d'un matériau ferromagnétique, d'une plaque 122 recouvrant le corps 121, d'une bobine électrique 123 et un moyen de serrage 126 de la tige 13. La plaque 122 est également formée d'un matériau ferromagnétique. Celle-ci est maintenue positionnée à une distance de quelques millimètres du corps 121 pour favoriser la canalisation d'une force magnétique entre la plaque 122 et le corps 121. Cette distance est également appelée entrefer. Le corps 121 comprenant une bobine 123 encastrée l'intérieur du corps forme un électro-aimant. Lorsqu'un courant électrique traverse la bobine 123 à l'intérieur du corps magnétique 121, un champ magnétique 129 est généré et canalisé dans l'entrefer créant des forces magnétiques 128 opérant un rapprochement de la plaque 122 vers le corps 121. Plus l'entrefer est faible, et plus l'effort magnétique est important. L'entrefer est donc choisi pour être de préférence d'environ 1mm. Un pion de maintien 124 est également prévu pour maintenir la plaque 122 en regard du corps 121. Le pion 125 traverse la plaque 122 par un orifice ouvert sur la face extérieure inférieure et débouchant par la face intérieure sur un orifice dans le corps 121. Le pion de maintien 124 est en liaison avec le corps 121 par contact dans l'orifice du corps 121. En outre, un ressort de rappel 125 permet d'exercer une force de rappel pour maintenir la plaque 122 à une distance du corps 121. Cette distance correspond à l'entrefer entre le corps 121 et la plaque 122. Le ressort de rappel 125 facilite également le décollement de la plaque 122 de la plaque 121 lorsque le champ magnétique 129 est inhibé, libérant la contrainte de la rondelle sur la tige 13. Par ailleurs, la tige de guidage 13 traverse le corps 30 121 et la plaque 122 par un cylindre 127 de la liaison mobile 17. Le cylindre 127 permet le coulissement du support 12 le long de la tige.
En outre, un moyen de serrage 126 de la tige est positionné entre le corps 121 et la plaque 122 de sorte à pouvoir être écrasé par le corps 121 et la plaque 122. Il s'agit d'une rondelle de type Belleville dont le diamètre 5 intérieur diminue lorsqu'elle est écrasée. La rondelle est annulaire autour de la tige 13. De plus, elle est dimensionnée pour que le diamètre de la tige soit ajusté au diamètre intérieur de la rondelle. Ainsi, lorsque la plaque 122 se déplace pour se coller au corps 121 par effort magnétique, la 10 rondelle est écrasée et serre la tige 13. Les rondelles 126 sont réparties le long de la circonférence du support 12 afin d'exercer plusieurs points de serrage sur les tiges 13. Ceci permet d'améliorer la répartition de la force de serrage et de réduire les forces de 15 serrage de chacun des points, au regard d'une solution à un unique point de blocage comme décrit dans l'état de la technique. L'effort magnétique 128 est adapté à cette répartition des points de serrage sur le support 12 pour empêcher son déplacement dans la majorité des situations de 20 roulage. De plus, le moyen de serrage étant solidaire du support 12, celui-ci peut être bloqué à n'importe quel moment d'une situation de roulage, au contraire de la solution de l'état de la technique qui bloque le ressort uniquement lorsque 25 l'écrasement dépasse un écrasement prédéfini par la position de la butée. La figure 2B représente la situation de vie de serrage de la tige 13 par la rondelle 126 du support 12, provoquant l'inhibition du ressort 11. Dans cette configuration, le champ 30 magnétique 129 provoque l'écrasement de la rondelle 126 par le collage de la plaque 122 sur le corps 121. En conséquence, la rondelle exerce une force de serrage annulaire sur la tige 13, ainsi le support 12 reste immobile par rapport au support 10. La force de serrage est exercée en trois points de la circonférence de support 12. Le ressort 11 n'exerce alors plus sa fonction de flexibilité. Le support 10, le support 12 et les tiges 13 forment un ensemble rigide inhibant la fonction du ressort 11. Seul le ressort 15 est opérant. Ce dernier ayant une raideur plus importante que celle du ressort 11, la raideur équivalente du dispositif à ressorts 1 est plus importante dans cette configuration.
Par ailleurs, le dispositif à ressorts 1 peut être piloté par un dispositif de contrôle de la raideur équivalente. Le dispositif de contrôle comprend des moyens pour relever des informations de roulage, par exemple capteurs de trajectoire, capteurs de mesure de débattement des suspensions, capteurs d'accélération verticale des roues ou de la caisse, capteur de l'angle volant, ou des informations de pilotage initiées par le conducteur, par exemple une requête de changement de la raideur équivalente. A partir desdites informations de roulage et pilotage, le dispositif de contrôle élabore une requête pour piloter l'électro-aimant du support 12 du dispositif à ressort 1. Une première requête ordonne le blocage du ressort 11 et une deuxième requête ordonne le déblocage du ressort 11. La première requête commande la génération d'un courant électrique dans la bobine 123 du support 12. L'électro-aimant génère alors le champ magnétique 129 permettant d'opérer la force de serrage. La deuxième requête commande l'arrêt du courant électrique dans la bobine 123, mettant fin à la force de serrage.
Le dispositif à ressorts 1 à raideur commandée permet d'adapter sur requête la raideur équivalente et d'adresser efficacement la raideur équivalente aux situations de roulage.
Le compromis confort et tenue de caisse s'adapte donc bien aux différentes situations de vie du véhicule. L'invention est particulièrement adaptée aux véhicules automobiles disposant de moyens électromécaniques pour piloter un courant électrique suffisant à la commande d'un électroaimant. Le dispositif de contrôle permet d'améliorer le rapport confort et tenue de caisse d'un véhicule automobile lors du roulage et la réactivité en réponse à une commande de variation de raideur.10

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif à ressorts (1) à raideur commandée pour une suspension de véhicule automobile comportant un ressort (11), un premier support (10) solidaire à une première spire d'extrémité du ressort (11), un deuxième support (12) solidaire à une deuxième spire d'extrémité du ressort (11), au moins une tige de guidage (13) pour coupler les premier et deuxième supports (10 ;12) et permettre un déplacement du deuxième support (12) lors d'une déformation du ressort (11), caractérisé en ce que le deuxième support (12) comprend un corps (121) formant un électro-aimant, une plaque ferromagnétique (122) en regard du corps (121) et mobile par rapport au corps (121) et un moyen de serrage (126) de la tige (13), le corps (121), la plaque (122) et le moyen de serrage (126) étant agencés de sorte que le corps (121) soit apte à exercer un effort magnétique (128) sur la plaque (122) afin d'actionner le moyen de serrage (126) pour empêcher le déplacement du deuxième support (12) le long de la tige (13).
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige (13) est solidaire aux premier et deuxième supports (10 ;12) à l'extérieur de la circonférence du ressort (11), le deuxième support (12) comportant un cylindre de guidage (127) traversé par la tige (13).
  3. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de serrage (126) est une rondelle annulaire à la tige (13), déformable et positionnée de sorte que la plaque (122) et le corps (121) soient aptes à déformer la rondelle par une pression résultantde l'effort magnétique (128) pour opérer la force de serrage sur la tige (13).
  4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième support (12) comprend en outre un moyen d'écartement (125) de la plaque (122) et du corps (121) pour permettre le déplacement du deuxième support (12).
  5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de serrage (126) 10 est solidaire du corps (121) du deuxième support (12).
  6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend également un deuxième ressort (15) concentrique au premier ressort (11), le deuxième ressort étant solidaire au premier support (10) par 15 une première spire d'extrémité et à un troisième support (16) par une deuxième spire d'extrémité, la tige (13) étant couplée uniquement aux premier et deuxième supports (10; 12) parmi les trois supports (10; 12; 16).
  7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux tiges de guidage (13) pour solidariser les premier et deuxième supports (10; 12), chacune des tiges (13) comportant un moyen de serrage (126).
  8. 8. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend 25 un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  9. 9. Procédé de contrôle de la raideur d'un dispositif à ressorts selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives 30 suivantes :- requête d'un changement de la raideur du dispositif à ressorts (1), - puis commande d'un courant électrique dans l'électroaimant du deuxième support (12) pour bloquer le ressort (11).5
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