FR3068932B1 - Dispositif de suspension pour siege de vehicule comportant un support hydraulique associe a des verins. - Google Patents

Dispositif de suspension pour siege de vehicule comportant un support hydraulique associe a des verins. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de suspension pour siège comprenant une embase (20), un châssis (30) ainsi que des moyens de suspension comportant au moins un vérin avant (40) et un vérin arrière (50) montés respectivement entre les portions avant et arrière de ladite embase (20) et dudit châssis (30), ainsi qu'un support hydraulique (60) comprenant une enveloppe rigide, une cloison rigide logée dans ladite enveloppe et délimitant avec elle une chambre de travail, un embout de branchement fluidique (64) débouchant dans la chambre de travail, ledit embout (64) étant relié fluidiquement avec la chambre (43B) de chaque dit vérin avant (40) via une canalisation avant (70) et avec la chambre (53B) de chaque dit vérin arrière (50) via une canalisation arrière (80), et une membrane souple logée dans ladite enveloppe et délimitant avec ladite cloison une chambre de compensation communiquant avec ladite chambre de travail par un canal de passage étranglé.

Description

DISPOSITIF DE SUSPENSION POUR. SIEGE DE VEHICULE COMPORTANT UN SUPPORT HYDRAULIQUE ASSOCIE A DES VERINS.
Domaine de l'invention
La présente invention se rapporte d'une manière générale à un dispositif de suspension pour siège de véhicule, notamment de type automobile.
Arrière-plan de l'invention
En phase de roulement d'un véhicule, les aspérités de la route génèrent des vibrations qui se répercutent partiellement au niveau des sièges et impactent négativement le niveau confort des occupants de ce véhicule.
Ces vibrations apparaissent dans différentes plages de fréquences.
On peut ainsi distinguer les vibrations associées à une première plage de fréquences comprise entre 1 et 3Hz de celles associées à une seconde plage de fréquences comprise entre 4 et 10 Hz.
Certains organes des passagers tels que l'estomac, le foie, les reins ou encore le cœur sont particulièrement sensibles à cette seconde plage de fréquences correspondant au phénomène de tressautements. A terme, la répétition de ces vibrations peut avoir des conséquences néfastes sur l'état de santé des passagers.
Afin de limiter leur amplitude, il est connu notamment de la demande DE 10 2004 054 325 de prévoir un dispositif de suspension au niveau d'un siège comprenant : - une embase amarrée au plancher du véhicule ; - un châssis support fixé à l'assise du siège et surplombant le cadre d'embase ; ainsi que - deux paires de bras agencés en ciseaux montées entre l'embase et le châssis de sorte à leur permettre de se mouvoir parallèlement l'un par rapport à l'autre.
Le dispositif de suspension comprend également un ressort pneumatique monté entre le châssis support et l'embase de sorte à assurer un guidage vertical vers le haut et vers le bas de ce cadre d'assise.
Des capteurs permettent de détecter la hauteur du cadre d'assise par rapport au plancher du véhicule ainsi que son accélération verticale.
En fonction des données recueillies, la pression dans le ressort pneumatique est ajustée.
On connaît également de la demande de brevet US 2010/0181708 un tel dispositif de suspension de type ciseaux comportant un amortisseur hydraulique et un ressort pneumatique relié à un contrôleur de volume de fluide configuré pour ajuster le volume de fluide dans le ressort.
Le contrôleur comprend deux chambres reliées fluidiquement Tune à l'autre par une conduite obturable via une vanne.
Les deux chambres sont séparées l'une de l'autre par une cloison de séparation mobile constituant l'extrémité d'un piston déplaçable par un actionneur motorisé.
Les caractéristiques du ressort pneumatique et la hauteur d'assise peuvent ainsi être ajustées en modulant la pression de fluide dans les deux chambres.
Toutefois, un tel dispositif de suspension s'avère particulièrement coûteux ce qui limite sa mise en œuvre à des véhicules haut de gamme.
En outre, le pilotage du contrôleur de volume de fluide est particulièrement délicat.
Objet et résumé de l'invention
La présente invention vise donc à proposer un dispositif de suspension pour siège de véhicule à la fois efficace et d'un coût raisonnable.
Elle propose à cet effet, un dispositif de suspension pour siège de véhicule comprenant une embase destinée à être amarrée au plancher dudit véhicule, un châssis support destiné à être fixé à l'assise dudit siège et surplombant ladite embase, ainsi que des moyens de suspension montés entre ladite embase et ledit châssis ; caractérisé en ce que lesdits moyens de suspension comportent au moins un vérin hydraulique avant comprenant une chambre hydraulique remplie de liquide et étant monté entre les portions avant de ladite embase et dudit châssis, au moins un vérin hydraulique arrière comprenant une chambre hydraulique remplie de liquide et étant monté entre les portions arrière de ladite embase et dudit châssis, ainsi qu'un support hydraulique comprenant : - une enveloppe rigide, - une cloison rigide logée dans ladite enveloppe et délimitant avec cette dernière une chambre hydraulique de travail remplie de liquide, - un embout de branchement fluidique débouchant dans la chambre hydraulique de travail, ledit embout étant relié fluidiquement avec la chambre hydraulique de chaque au moins dit vérin avant via une canalisation avant et avec la chambre hydraulique de chaque au moins dit vérin arrière via une canalisation arrière, et - une membrane souple logée dans ladite enveloppe et délimitant avec ladite cloison rigide une chambre hydraulique de compensation remplie de liquide et communiquant avec ladite chambre de travail par un canal de passage étranglé également rempli de liquide.
Le dispositif de suspension selon l'invention présente l'avantage d'être complètement passif (autrement dit de ne nécessiter aucun réglage, ce qui facilite sa mise en œuvre) tout en étant également particulièrement robuste en supportant notamment des variations de charges importantes.
La présence d'un unique support hydraulique relié aux vérins avant et arrière permet en outre d'obtenir une fréquence de fonctionnement uniforme de ces vérins assurant un mouvement de translation vertical de l'assise.
Son implantation s'avère enfin particulièrement aisée puisque le support hydraulique peut être déporté sous le siège ou dans n'importe quel volume non exploité du véhicule.
Selon des caractéristiques préférées du dispositif de suspension, prises seules ou en combinaison : - ledit dispositif comporte deux dits vérins avant dont les chambres hydrauliques sont reliées fluidiquement l'une à l'autre, chaque dit vérin avant étant monté entre une extrémité latérale avant respective dudit châssis et l'extrémité latérale avant correspondante de ladite embase, ledit dispositif comprenant également deux dits vérins arrière dont les dites chambres hydrauliques sont reliées fluidiquement l'une à l'autre, chaque dit vérin arrière étant monté entre une extrémité latérale arrière respective dudit châssis et l'extrémité latérale arrière correspondante de ladite embase ; - chaque dit vérin avant et arrière comporte également un ressort hélicoïdal s'étendant à l'intérieur de sa chambre hydraulique ; - chaque dit ressort présente une raideur comprise entre 2 et 5 N/mm ; - ledit support hydraulique est paramétré de sorte que l'amortissement généré par les transferts de liquide se produisant entre lesdites chambres de travail et de compensation atteigne un pic autour de la fréquence propre desdits ressorts ; - ledit dispositif comporte en outre un système anti sous-marinage comprenant un vérin pyrotechnique doté d'une chambre hydraulique remplie de liquide et en communication fluidique avec ladite canalisation hydraulique avant, une électrovanne montée sur ladite canalisation hydraulique arrière, ainsi qu'un module de pilotage apte, lorsque ledit véhicule est soumis à une décélération longitudinale supérieure ou égale à un seuil prédéterminé, à fermer ladite électrovanne de sorte à isoler chaque au moins dit vérin arrière dudit support hydraulique ainsi qu'à actionner simultanément ledit vérin pyrotechnique afin que le liquide contenu dans sa chambre hydraulique soit injecté dans ladite canalisation avant de sorte à entraîner un afflux de ce liquide dans la chambre hydraulique de chaque au moins dit vérin avant provoquant le soulèvement de la portion avant dudit châssis ; - le liquide contenu dans lesdites chambres hydrauliques, lesdites canalisations et ledit canal de passage est constitué par une solution à base de glycol ; - ledit canal de passage présente une longueur comprise entre 30 et 60 cm ; et/ou - ledit canal de passage présente un diamètre compris entre 8 et 12 mm. L'invention vise également sous un second aspect un siège de véhicule comprenant un tel dispositif de suspension.
Brève description des dessins L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d'un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique partielle en élévation en configuration de service d'un siège monté sur le plancher d'un véhicule par l'intermédiaire d'un dispositif de suspension selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue agrandie du support hydroélastique que comporte le dispositif de suspension selon l'invention ; et - la figure 3 est une vue similaire à la figure 1 mais montrant le siège dans sa configuration de sécurité.
Description détaillée d'un mode de réalisation
Les termes « avant », « arrière », « haut », « bas », « supérieur », « inférieur », « latéral », « longitudinal » et « transversal » employés dans la suite de cette description seront définis par rapport à la position de montage d'un siège de véhicule automobile dans l'habitacle de ce véhicule.
Les figures 1 et 3 représentent un siège 1 de véhicule automobile dont l'assise 2 est montée sur le plancher 3 d'un véhicule par l'intermédiaire d'un dispositif de suspension 10 selon l'invention.
Le dispositif de suspension 10 comprend une embase métallique 20 dotée de deux rails latéraux montés 21 mobiles à coulissement le long des deux glissières longitudinales 22 destinées à être fixées au plancher 3 du véhicule, de sorte permettre un réglage longitudinal de la position de l'assise tout en maintenant cette embase 20 amarrée à ce plancher 3.
Le dispositif de suspension 10 comporte également un châssis métallique suspendu 30 surplombant l'embase 20 et supportant l'assise 2.
Ce dispositif 10 comporte en outre deux vérins de suspension hydrauliques avant 40 montés chacun entre une extrémité latérale avant respective du châssis 30 et l'extrémité avant d'un rail latéral correspondant 21, ainsi que deux vérins de suspension hydrauliques arrière 50 montés chacun entre une extrémité latérale arrière respective du châssis 30 et l'extrémité arrière d'un rail latéral correspondant 21.
Chaque vérin 40, 50, de type à simple effet, comprend classiquement une tige 41, 51 portant à l'une de ses extrémités un piston 42, 52 monté mobile dans un corps cylindrique 43, 53, de sorte à séparer le volume de ce corps 43, 53 en deux chambres isolées l'une de l'autre, à savoir une chambre supérieure 43A, 53A et une chambre inférieure hydraulique remplie de liquide 43B, 53B.
Les extrémités libres des tiges de piston 41 constituant les extrémités supérieures des vérins avant 40 sont articulées à rotation selon un premier axe transversal sur des pions pivot avant 31 fixés aux extrémité latérales avant du châssis 30, tandis que les extrémités libres des tiges de piston 51 constituant les extrémités supérieures des vérins 50 sont articulées à rotation selon un second axe transversal sur des pions pivot arrière 32 montés à coulissement le long de guides longitudinaux 33 fixés aux extrémités latérales arrière du châssis 30.
Les parois de fond des corps 43, 53 opposées aux tiges 41, 51 et constituant les extrémités inférieures des vérins 40, 50 sont quant à elles fixées rigidement aux rails latéraux 21 (par exemple par vissage ou soudage).
Chacun des vérins 40, 50 comporte également un ressort hélicoïdal 44, 54 s'étendant verticalement dans la chambre inférieure 43B, 53B délimitée par corps cylindrique 43, 53 entre la paroi de fond de ce corps 43, 53 et le piston 42, 52.
Les deux chambres inférieures 43B des vérins de suspension hydrauliques avant 40 sont reliées fluidiquement l'une à l'autre par une canalisation non représentée.
Les deux chambres inférieures 53B des vérins de suspension hydrauliques arrière 50 sont également reliées fluidiquement l'une à l'autre par une canalisation non représentée.
Le dispositif de suspension 10 comporte en outre un support hydraulique 60 implanté avantageusement sous l'assise 2 en étant fixé au plancher 3.
Ce support hydraulique, représenté seul sur la figure 2, comprend : - une enveloppe métallique rigide 61, - une cloison de séparation horizontale métallique rigide 62 logée dans l'enveloppe 61 et délimitant avec cette dernière une chambre hydraulique de travail 63 remplie de liquide, - un embout de branchement fluidique en T 64 ménagé sur le dessus de l'enveloppe 61 et débouchant dans la chambre hydraulique de travail 63, et - une membrane souple en élastomère 65 logée dans l'enveloppe 61 sous la cloison 62 et délimitant avec cette dernière une chambre hydraulique de compensation 66 remplie de liquide communiquant avec la chambre de travail 63 par un canal de passage étranglé 67 ménagé dans cette cloison de séparation 62 et également rempli de liquide.
Les deux chambres inférieures 43B des vérins de suspension hydrauliques avant 40 sont reliées fluidiquement à l'embout de branchement 64 (et donc à la chambre de travail 63) par l'intermédiaire d'une canalisation hydraulique avant 70.
Les deux chambres inférieures 53B des vérins de suspension hydrauliques arrière 40 sont également reliées fluidiquement à l'embout de branchement 64 (et donc à la chambre de travail T) par l'intermédiaire d'une canalisation hydraulique arrière 80.
On va maintenant décrire rapidement le fonctionnement du dispositif de suspension 10.
En phase statique, les ressorts 44, 54 contenus dans les vérins 40, 50 permettent de supporter la charge constituée par le siège 1 et son occupant.
En phase de roulement du véhicule, les aspérités de la route génèrent des vibrations qui se répercutent partiellement au niveau du siège 1 et entraînent le déplacement des ressorts 44, 54 et des pistons 42, 52 des vérins 40, 50.
Ces ressorts 44, 54, dont la raideur est avantageusement comprise entre 2 et 5 N/mm, assurent alors également le filtrage des tressautements dont les fréquences sont associées à la plage comprise entre 4 et 10Hz.
Le mouvement des pistons 42, 52 génère un afflux ou un reflux de liquide au niveau de la chambre de travail 63 et le déplacement d'une certaine quantité de liquide entre cette chambre de travail 63 et la chambre de compensation 66 via le canal de passage étranglé 67.
La membrane souple 65 permet de faire varier le volume de la chambre de compensation 66. Elle présente avantageusement une raideur très faible afin que son influence sur la raideur globale du support 60 soit négligeable. L'amortissement des oscillations entre le châssis suspendu 30 supportant l'assise 2 et l'embase 20 est obtenu par l'effet batteur dû aux transferts de liquide qui se produisent entre la chambre de travail 63 et la chambre de compensation 66 via le canal de passage étranglé 67. L'effet amortissant peut être modulé en modifiant la longueur du canal de passage étranglé 67, le diamètre de ce canal et/ou la viscosité du liquide contenu dans le circuit hydraulique constitué par les chambres 43B, 53B, 63, 66 et les différentes canalisations 70, 80, 67 les reliant.
Ces paramètres seront déterminés de sorte que le pic d'amortissement s'exerce autour de la fréquence propre des ressorts 44, 54 afin de limiter au maximum d'amplitude de débattement de l'assise 2 lorsque le siège 1 est soumis à des fréquences d'excitation proches de cette fréquence propre.
Le liquide utilisé dans l'ensemble du circuit sera de préférence une solution à base de glycol, constitué par exemple d'un mélange de 50% d'éthylène glycol et de 50% d'eau, ou de 50% de propylène glycol et de 50% d'eau.
La longueur du canal de passage 67 sera avantageusement comprise entre 30 et 60 cm, tandis que son diamètre sera préférentiellement compris entre 8 et 12 mm.
Le dispositif de suspension 10 comporte par ailleurs de manière avantageuse un système permettant d'éviter, en cas de choc frontal du véhicule par exemple lors d'un accident, que l'énergie cinétique emmagasinée par l'occupant du siège 1 n'entraine le glissement de son bassin le long de l'assise sous la partie ventrale de la ceinture de sécurité.
Ce mouvement de glissement, désigné habituellement par le terme « sous-marinage », peut en effet provoquer des graves lésions du corps, en particulier des lésions abdominales sévères, lorsque les épines iliaques antérosupérieures du bassin de l’utilisateur passent au-dessous de la partie pelvienne de la ceinture, par glissement du fessier de l’utilisateur sur l’assise.
Le système anti sous-marinage comporte un vérin pyrotechnique 90 comprenant un piston 91 monté mobile dans un corps cylindrique 92 de sorte à séparer le volume de ce corps 92 en deux chambres, à savoir une chambre de combustion 93 contenant une cartouche pyrotechnique non représentée et une chambre hydraulique 94 remplie de liquide en communication fluidique avec la canalisation hydraulique avant 70.
Le système anti sous-marinage comprend également une électrovanne 100 montée sur la canalisation hydraulique arrière 80.
Le vérin pyrotechnique 90 et l'électrovanne 100 sont reliés à un module de pilotage non représenté et doté d'un accéléromètre apte à détecter les décélérations longitudinales du véhicule.
Lorsque ce véhicule est soumis lors d'un choc avant à une décélération longitudinale supérieure ou égale à un seuil prédéterminé, le module de pilotage ferme l'électrovanne 100 de sorte à isoler les vérins arrière 50 du support hydraulique 60 et des vérins avant 40, et actionne simultanément le vérin pyrotechnique 90 qui injecte le liquide qu'il contient dans la canalisation avant 70 de sorte à entraîner un afflux de ce liquide dans les chambres inférieures 43B des vérins avant 40 provoquant la montée de leurs pistons 41 et le soulèvement de la portion avant du châssis 30 (figure 3).
Cette inclinaison vers l'arrière de l'assise 2 permet de bloquer le déplacement longitudinal vers l'avant du fessier de l'occupant du siège 1 afin d'éviter que son bassin ne glisse sous la partie ventrale de la ceinture de sécurité.
Selon des variantes de réalisation non représentées, le dispositif de suspension ne comporte qu'un seul vérin avant et qu'un seul vérin arrière.
Selon d'autres variantes de réalisation non représentées, les vérins avant et arrière sont dépourvus de ressort.
On rappelle enfin que la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais qu'elle englobe toute variante d'exécution à la portée de l'homme du métier.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de suspension pour siège de véhicule comprenant une embase (20) destinée à être amarrée au plancher dudit véhicule, un châssis support (30) destiné à être fixé à l'assise (2) dudit siège et surplombant ladite embase (20), ainsi que des moyens de suspension montés entre ladite embase (20) et ledit châssis (30) ; caractérisé en ce que lesdits moyens de suspension comportent au moins un vérin hydraulique avant (40) comprenant une chambre hydraulique (43B) remplie de liquide et étant monté entre les portions avant de ladite embase (20) et dudit châssis (30), au moins un vérin hydraulique arrière (50) comprenant une chambre hydraulique (53B) remplie de liquide et étant monté entre les portions arrière de ladite embase (20) et dudit châssis (30), ainsi qu'un support hydraulique (60) comprenant : - une enveloppe rigide (61), - une cloison rigide (62) logée dans ladite enveloppe (61) et délimitant avec cette dernière une chambre hydraulique de travail (63) remplie de liquide, - un embout de branchement fluidique (64) débouchant dans la chambre hydraulique de travail (63), ledit embout (64) étant relié fluidiquement avec la chambre hydraulique (43B) de chaque au moins dit vérin avant (40) via une canalisation avant (70) et avec la chambre hydraulique (53B) de chaque au moins dit vérin arrière (50) via une canalisation arrière (80), et - une membrane souple (65) logée dans ladite enveloppe (61) et délimitant avec ladite cloison rigide (62) une chambre hydraulique de compensation (66) remplie de liquide et communiquant avec ladite chambre de travail (63) par un canal de passage étranglé (67) également rempli de liquide.
  2. 2. Dispositif de suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux dits vérins avant (40) dont les chambres hydrauliques (43B) sont reliées fluidiquement l'une à l'autre, chaque dit vérin avant (40) étant monté entre une extrémité latérale avant respective dudit châssis (30) et l'extrémité latérale avant correspondante de ladite embase (20), ledit dispositif comprenant également deux dits vérins arrière (50) dont les dites chambres hydrauliques (53B) sont reliées fluidiquement l'une à l'autre, chaque dit vérin arrière (50) étant monté entre une extrémité latérale arrière respective dudit châssis et l'extrémité latérale arrière correspondante de ladite embase (20).
  3. 3. Dispositif de suspension selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque dit vérin avant (40) et arrière (50) comporte également un ressort hélicoïdal (44, 54) s'étendant à l'intérieur de sa chambre hydraulique (43B, 53B).
  4. 4. Dispositif de suspension selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque dit ressort (44, 54) présente une raideur comprise entre 2 et 5 N/mm.
  5. 5. Dispositif de suspension selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit support hydraulique (60) est paramétré de sorte que l'amortissement généré par les transferts de liquide se produisant entre lesdites chambres de travail (63) et de compensation (66) atteigne un pic autour de la fréquence propre desdits ressorts (44, 54).
  6. 6. Dispositif de suspension selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système anti sous-marinage comprenant un vérin pyrotechnique (90) doté d'une chambre hydraulique (94) remplie de liquide et en communication fluidique avec ladite canalisation hydraulique avant (70), une électrovanne (100) montée sur ladite canalisation hydraulique arrière (80), ainsi qu'un module de pilotage apte, lorsque ledit véhicule est soumis à une décélération longitudinale supérieure ou égale à un seuil prédéterminé, à fermer ladite électrovanne (100) de sorte à isoler chaque au moins dit vérin arrière (50) dudit support hydraulique (60) ainsi qu'à actionner simultanément ledit vérin pyrotechnique (90) afin que le liquide contenu dans sa chambre hydraulique (94) soit injecté dans ladite canalisation avant (70) de sorte à entraîner un afflux de ce liquide dans la chambre hydraulique (43B) de chaque au moins dit vérin avant (40) provoquant le soulèvement de la portion avant dudit châssis (30).
  7. 7. Dispositif de suspension selon Tune des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le liquide contenu dans lesdites chambres hydrauliques (43B, 53B, 63, 66), lesdites canalisations (70, 80) et ledit canal de passage (67) est constitué par une solution à base de glycol.
  8. 8. Dispositif de suspension selon Tune des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit canal de passage (67) présente une longueur comprise entre 30 et 60 cm.
  9. 9. Dispositif de suspension selon Tune des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit canal de passage (67) présente un diamètre compris entre 8 et 12 mm.
  10. 10.Siège de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de suspension selon Tune des revendications 1 à 9,
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