FR3139032A1 - Inertial suspension with compact external ducts. - Google Patents

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Christophe Monteil
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Abstract

L’invention concerne une suspension inertielle pour véhicule automobile, comportant un vérin comprenant un piston monté mobile dans une chambre, contenant un fluide hydraulique, la chambre étant séparée par le piston en une chambre inférieure et une chambre supérieure, la suspension comprenant en outre au moins un dispositif (8) inertiel permettant la circulation du fluide hydraulique entre les chambres supérieure et inférieure lors du déplacement du piston, chaque dispositif (8) inertiel présentant une pluralité de conduits (12) à inertie hydrauliques, au moins un premier conduit (13) à inertie s’étendant à l’intérieur d’au moins un deuxième conduit (14) à inertie du dispositif (8) inertiel. (Figure 2)The invention relates to an inertial suspension for a motor vehicle, comprising a cylinder comprising a piston mounted movably in a chamber, containing a hydraulic fluid, the chamber being separated by the piston into a lower chamber and an upper chamber, the suspension further comprising at at least one inertial device (8) allowing the circulation of hydraulic fluid between the upper and lower chambers during movement of the piston, each inertial device (8) having a plurality of hydraulic inertia conduits (12), at least one first conduit (13 ) with inertia extending inside at least one second inertia conduit (14) of the inertial device (8). (Figure 2)

Description

Suspension inertielle à conduits externes compacts.Inertial suspension with compact external ducts.

Le domaine technique concerne les suspensions inertielles ainsi que les véhicules équipés de tels suspensions.The technical field concerns inertial suspensions as well as vehicles equipped with such suspensions.

Dans un véhicule, le système de suspension est nécessaire en raison des irrégularités de la route sur laquelle se déplace le véhicule. En effet, les irrégularités provoquent des chocs et des vibrations impactant le véhicule et ses passagers. Le système de suspension est donc conçu pour réduire la fatigue mécanique et l’usure du véhicule et améliorer le confort des passagers. Par ailleurs, le système de suspension est essentiel pour maintenir le contact entre les roues du véhicule et le sol et ainsi assurer une tenue de route adéquate.In a vehicle, the suspension system is necessary due to the irregularities of the road on which the vehicle is traveling. Indeed, irregularities cause shocks and vibrations impacting the vehicle and its passengers. The suspension system is therefore designed to reduce mechanical fatigue and vehicle wear and improve passenger comfort. Furthermore, the suspension system is essential to maintain contact between the vehicle's wheels and the ground and thus ensure adequate road holding.

De manière classique, une suspension de roue de véhicule comporte une liaison mécanique assurée par un amortisseur et un ressort entre des masses non suspendues, telles que la roue et les éléments d’entrainement de celle-ci ou des pièces de freinage, et des masses suspendues, telles que la caisse du véhicule avec son groupe motopropulseur et les autres composants fixés sur la caisse.Conventionally, a vehicle wheel suspension comprises a mechanical connection provided by a shock absorber and a spring between unsprung masses, such as the wheel and the driving elements thereof or braking parts, and masses suspended, such as the body of the vehicle with its powertrain and other components attached to the body.

Le poids du véhicule est un paramètre essentiel pour l’optimisation et le comportement du système de suspension. En effet, une inertie élevée rend difficile les mouvements des masses dues aux irrégularités de la route et favorise un filtrage plus important des chocs et des vibrations. Évidemment, il n’est pas concevable d’alourdir le véhicule pour une meilleure optimisation des suspensions. Cependant, il a été démontré que l’ajout d’inerters au système de suspension, pour constituer une suspension inertielle, produit un effet similaire à une augmentation de l’inertie des masses suspendues. Les inerters peuvent être réalisés sous diverses formes telles qu’un volant d’inertie, ou un circuit hydraulique à inertie. Pour être efficace, un circuit hydraulique nécessite l’utilisation de conduites de grandes longueurs, ainsi que des moyens de connections pour ces conduites. Or l’intégration des conduites dans le véhicule, dans l’espace relativement confiné du passage de roue s’avère difficile. Les difficultés d’intégration des conduites peuvent être tellement importantes que cette technologie est généralement exclue pour une suspension d’un essieu avant en raison de la présence du groupe motopropulseur.The weight of the vehicle is an essential parameter for the optimization and behavior of the suspension system. Indeed, high inertia makes it difficult for the movements of masses due to road irregularities and promotes greater filtering of shocks and vibrations. Obviously, it is not conceivable to make the vehicle heavier for better optimization of the suspensions. However, it has been shown that adding inerters to the suspension system, to constitute an inertial suspension, produces an effect similar to an increase in the inertia of the sprung masses. Inerters can be made in various forms such as a flywheel, or a hydraulic inertia circuit. To be effective, a hydraulic circuit requires the use of long pipes, as well as means of connection for these pipes. However, integrating the pipes into the vehicle, in the relatively confined space of the wheel arch, proves difficult. The difficulties in integrating the lines can be so great that this technology is generally excluded for a front axle suspension due to the presence of the powertrain.

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 suspension inertielle intégrant au moins un dispositif inertiel efficace avec un faible encombrement.The present invention aims to overcome the problems explained above. In this technical context, an aim of the present invention is to provide an inertial suspension integrating at least one effective inertial device with a small footprint.

A cet effet, la présente invention se rapporte à une suspension inertielle pour véhicule automobile, comportant un vérin comprenant un piston monté mobile dans une chambre, contenant un fluide hydraulique, la chambre étant séparée par le piston en une chambre inférieure et une chambre supérieure, la suspension comprenant en outre au moins un dispositif inertiel permettant la circulation du fluide hydraulique entre les chambres supérieure et inférieure lors du déplacement du piston, chaque dispositif inertiel présentant une pluralité de conduits à inertie hydrauliques, au moins un premier conduit à inertie s’étendant à l’intérieur d’au moins un deuxième conduit à inertie du dispositif inertiel.For this purpose, the present invention relates to an inertial suspension for a motor vehicle, comprising a cylinder comprising a piston mounted movably in a chamber, containing a hydraulic fluid, the chamber being separated by the piston into a lower chamber and an upper chamber, the suspension further comprising at least one inertial device allowing the circulation of the hydraulic fluid between the upper and lower chambers during the movement of the piston, each inertial device having a plurality of hydraulic inertia conduits, at least a first inertia conduit extending inside at least a second inertia conduit of the inertial device.

L’invention concerne également un véhicule comprenant au moins une suspension inertielle selon l’invention.The invention also relates to a vehicle comprising at least one inertial suspension according to the invention.

Ainsi, la suspension inertielle selon l’invention permet d’équiper un véhicule selon l’invention pour offrir un confort et une tenue de route adéquate. Chaque dispositif inertiel de la suspension inertielle permet d’intégrer une pluralités de conduits à inertie dans un volume limité grâce à l’arrangement du premier conduit s’étendant dans le deuxième conduit. En effet un tel arrangement réduit considérablement l’encombrement du dispositif inertiel en comparaison à l’encombrement de deux conduites spatialement séparées. Ainsi, dans un encombrement prédéterminé, le dispositif inertiel permet d’augmenter significativement l’inertie du fluide déplacé et donc l’inertie de la suspension inertielle selon l’invention.Thus, the inertial suspension according to the invention makes it possible to equip a vehicle according to the invention to offer comfort and adequate road holding. Each inertial device of the inertial suspension makes it possible to integrate a plurality of inertia conduits in a limited volume thanks to the arrangement of the first conduit extending into the second conduit. In fact, such an arrangement considerably reduces the bulk of the inertial device compared to the bulk of two spatially separated pipes. Thus, in a predetermined size, the inertial device makes it possible to significantly increase the inertia of the displaced fluid and therefore the inertia of the inertial suspension according to the invention.

Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque premier conduit est en communication fluidique avec le deuxième conduit correspondant.According to one embodiment of the invention, each first conduit is in fluid communication with the corresponding second conduit.

Selon une possibilité, chaque premier et deuxième conduits forment des tubes concentriques.According to one possibility, each first and second conduits form concentric tubes.

Avantageusement, chaque tube présente une section transversale de circulation de fluide de surface identique.Advantageously, each tube has an identical surface fluid circulation cross section.

Selon un mode de réalisation, la suspension comporte une pluralité de dispositifs inertiels, chacun présentant une inertie hydraulique distincte.According to one embodiment, the suspension comprises a plurality of inertial devices, each having a distinct hydraulic inertia.

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 :The invention will be better understood on reading the detailed description which follows, given solely by way of non-limiting example and made with reference to the appended drawings in which:

la , représente une vue schématique de côté d’une suspension selon un premier mode de réalisation de l’invention ; there , represents a schematic side view of a suspension according to a first embodiment of the invention;

la , représente une vue schématique en coupe d’un dispositif inertiel de la suspension de la ; there , represents a schematic sectional view of an inertial device of the suspension of the ;

la , représente une vue en coupe transversale du dispositif inertiel selon l’axe A-A de la ; there , represents a cross-sectional view of the inertial device along the axis AA of the ;

la , représente une vue schématique d’un train de roue présentant une suspension selon un deuxième mode de réalisation. there , represents a schematic view of a wheel train having a suspension according to a second embodiment.

Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments.In these figures, the same references are used to designate the same elements.

Une suspension 1a, 1b inertielle selon l’invention, illustrée sur les figures, est destinée à équiper un véhicule automobile selon l’invention. De manière classique, une suspension 1a, 1b comporte un vérin 2 comprenant un piston 3 monté mobile dans une chambre 4, contenant un fluide hydraulique. Le fluide hydraulique comporte, par exemple, du glycol.An inertial suspension 1a, 1b according to the invention, illustrated in the figures, is intended to equip a motor vehicle according to the invention. Conventionally, a suspension 1a, 1b comprises a cylinder 2 comprising a piston 3 movably mounted in a chamber 4, containing a hydraulic fluid. The hydraulic fluid contains, for example, glycol.

La chambre 4 est formée dans un corps 5 du vérin 2, par exemple de forme cylindrique. La chambre 4 est séparée par le piston 3 en une chambre inférieure 6 et une chambre supérieure 7.The chamber 4 is formed in a body 5 of the cylinder 2, for example of cylindrical shape. Chamber 4 is separated by piston 3 into a lower chamber 6 and an upper chamber 7.

La suspension 1a, 1b comprend en outre au moins un dispositif 8 inertiel permettant la circulation du fluide hydraulique entre les chambres supérieure 7 et inférieure 6 lors du déplacement du piston 3. Un premier mode de réalisation de la suspension 1a, comme illustré sur la , comporte un dispositif 8 inertiel tandis qu’un deuxième mode de réalisation de la suspension 1b selon l’invention, illustré sur la , présente, par exemple, trois dispositifs 8 inertiels, chaque dispositif 8 inertiel présentant une inertie distincte. Comme illustré sur les figures, chaque dispositif 8 inertiel et ménagé à l’extérieur du vérin 2. Chaque dispositif 8 comporte un bloc cylindrique 9 creux et est dimensionné pour s’étendre le long du corps 5 du vérin 2. Des ouvertures 10a, 10b sont ménagées à chaque extrémité du corps 5 du vérin 2 afin de mettre en communication fluidique les chambres supérieure 7 et inférieure 6 avec des canaux 11a, 11b ménagées dans le dispositif 8 inertiel, au niveau des extrémités et ou des bases du bloc cylindrique 9, et communiquant avec un volume interne du bloc cylindrique 9.The suspension 1a, 1b further comprises at least one inertial device 8 allowing the circulation of the hydraulic fluid between the upper 7 and lower 6 chambers during the movement of the piston 3. A first embodiment of the suspension 1a, as illustrated in the , comprises an inertial device 8 while a second embodiment of the suspension 1b according to the invention, illustrated on the , presents, for example, three inertial devices 8, each inertial device 8 having a distinct inertia. As illustrated in the figures, each inertial device 8 is provided outside the cylinder 2. Each device 8 comprises a hollow cylindrical block 9 and is dimensioned to extend along the body 5 of the cylinder 2. Openings 10a, 10b are provided at each end of the body 5 of the cylinder 2 in order to put the upper 7 and lower 6 chambers in fluid communication with channels 11a, 11b provided in the inertial device 8, at the level of the ends and/or the bases of the cylindrical block 9, and communicating with an internal volume of the cylindrical block 9.

Chaque dispositif 8 inertiel présente une pluralité de conduits 12 à inertie hydrauliques disposés dans le volume interne du corps cylindrique 9. Chaque conduit 12 à inertie présente une section et une longueur donnant un volume intérieur correspondant à une masse de fluide susceptible d’être mise en mouvement pour, lors de son accélération, réaliser un freinage par effet d’inertie s’opposant à l’accélération. Chaque conduit 12 est également susceptible de comporter avantageusement une restriction de passage freinant la vitesse du mouvement du fluide dans le conduit 12.Each inertial device 8 has a plurality of hydraulic inertia conduits 12 arranged in the internal volume of the cylindrical body 9. Each inertia conduit 12 has a section and a length giving an interior volume corresponding to a mass of fluid capable of being put into operation. movement to, during its acceleration, achieve braking by the effect of inertia opposing the acceleration. Each conduit 12 is also likely to advantageously include a passage restriction slowing down the speed of movement of the fluid in the conduit 12.

Parmi les conduits 12 à inertie du dispositif 8 inertiel, au moins un premier conduit 13 à inertie s’étend à l’intérieur d’au moins un deuxième conduit 14 à inertie du dispositif 8 inertiel. Comme illustré sur les figures 2 et 3, chaque premier 13 et deuxième 14 conduits forment des tubes 15 concentriques. Chaque premier conduit 13 est ainsi entièrement compris dans le deuxième conduit 14 correspondant.Among the inertia conduits 12 of the inertial device 8, at least one first inertia conduit 13 extends inside at least a second inertia conduit 14 of the inertial device 8. As illustrated in Figures 2 and 3, each first 13 and second 14 conduits form concentric tubes 15. Each first conduit 13 is thus entirely included in the corresponding second conduit 14.

Avantageusement, chaque premier conduit 13 est en communication fluidique avec le deuxième conduit 14 correspondant. Par exemple, le premier conduit 13 est ouvert à chacune de ses extrémités qui se trouve disposée à l’intérieur du second conduit 14. Comme illustré sur la , chaque premier conduit 13 est maintenu à l’intérieur du deuxième conduit 14 grâce, par exemple, à des parois 16 interstitielles illustrées sur la . Les parois 16 interstitielles séparent, avantageusement, le deuxième conduit 14 en deux demi-tubes.Advantageously, each first conduit 13 is in fluid communication with the corresponding second conduit 14. For example, the first conduit 13 is open at each of its ends which is located inside the second conduit 14. As illustrated in the , each first conduit 13 is held inside the second conduit 14 thanks, for example, to interstitial walls 16 illustrated on the . The interstitial walls 16 advantageously separate the second conduit 14 into two half-tubes.

Chaque tube 15 présente une section transversale de circulation de fluide de surface identique. Pour ce faire, le diamètre D1, D2, D3 de chaque tube 15 concentrique est adapté en tenant compte de l’épaisseur de chaque tube 15. Par exemple, le dispositif 8 illustré sur la comprend trois tubes 15 concentriques d’une épaisseur de 0,5 mm, le premier tube présente un diamètre extérieur D1 de 5 mm et une section transversale de circulation de fluide d’une surface de 19,63 mm2. Le deuxième tube 15 concentrique présente alors un diamètre extérieur D2 de 7,8 mm pour une section transversale de circulation de fluide représentant également une surface de 19,63 mm2, en tenant compte des parois 16 interstitielles. Enfin, le troisième tube 15 concentrique présente un diamètre extérieur D3 de 10,1 mm, offrant ainsi une section transversale de circulation de fluide entre le deuxième tube 15 et le troisième tube 15 de l’ordre de 19,63 mm2. Ainsi, pour un dispositif 8 inertiel dont le bloc cylindrique 9 présente une longueur de l’ordre de 30 mm, le dispositif 8 inertiel est équivalent à une colonne de fluide d’un diamètre de 5 mm et d’une longueur de 0,9 m. Une telle colonne de fluide utilisée avec un piston 3 d’un diamètre de 42 mm correspond à une inertance hydraulique de l’ordre de 82 kg.Each tube 15 has an identical surface fluid circulation cross section. To do this, the diameter D1, D2, D3 of each concentric tube 15 is adapted taking into account the thickness of each tube 15. For example, the device 8 illustrated on the comprises three concentric tubes 15 with a thickness of 0.5 mm, the first tube has an external diameter D1 of 5 mm and a fluid circulation cross section with a surface area of 19.63 mm 2 . The second concentric tube 15 then has an external diameter D2 of 7.8 mm for a fluid circulation cross section also representing a surface area of 19.63 mm 2 , taking into account the interstitial walls 16. Finally, the third concentric tube 15 has an external diameter D3 of 10.1 mm, thus offering a cross section for fluid circulation between the second tube 15 and the third tube 15 of the order of 19.63 mm 2 . Thus, for an inertial device 8 whose cylindrical block 9 has a length of around 30 mm, the inertial device 8 is equivalent to a column of fluid with a diameter of 5 mm and a length of 0.9 mr. Such a column of fluid used with a piston 3 with a diameter of 42 mm corresponds to a hydraulic inertance of the order of 82 kg.

Comme illustré sur la , la suspension 1b est disposée entre une roue 17 et un passage de roue 18 et présente trois dispositifs 8 inertiels correspondant chacun à une valeur d’inertie spécifique pour constituer une inertie principale 19, et deux inerties secondaires 20. Compte tenu du faible encombrement, l’inertie principale 19 est disposée sur une face avant de la suspension 1b tandis que les inerties secondaires 20 sont disposées sur une face arrière de la suspension 1b.As illustrated on the , the suspension 1b is arranged between a wheel 17 and a wheel arch 18 and has three inertial devices 8 each corresponding to a specific inertia value to constitute a main inertia 19, and two secondary inertias 20. Given the small size, the main inertia 19 is arranged on a front face of the suspension 1b while the secondary inertias 20 are arranged on a rear face of the suspension 1b.

Comme illustré par les flèches représentées sur la , lors d’un déplacement du piston 3 vers la chambre inférieure 6, du liquide hydraulique est poussé dans le dispositif 8 à travers le canal 11b et pénètre dans le premier conduit 13. Sous l’effet de ce déplacement de fluide hydraulique, une partie du fluide contenu dans le premier conduit 13 est expulsé dans le deuxième conduit 14. De même une partie du fluide contenu dans le deuxième conduit 14 est expulsé dans le tube 15 extérieur et finalement dans la chambre supérieure 7 à travers le canal 11a. Ce déplacement de fluide hydraulique dans le dispositif 8 inertiel permet de générer des forces d’inertie amortissant le déplacement du piston 3.As illustrated by the arrows shown on the , during a movement of the piston 3 towards the lower chamber 6, hydraulic liquid is pushed into the device 8 through the channel 11b and enters the first conduit 13. Under the effect of this movement of hydraulic fluid, part fluid contained in the first conduit 13 is expelled into the second conduit 14. Likewise, part of the fluid contained in the second conduit 14 is expelled into the outer tube 15 and finally into the upper chamber 7 through the channel 11a. This movement of hydraulic fluid in the inertial device 8 makes it possible to generate inertial forces damping the movement of the piston 3.

Afin d’illustrer les capacités du dispositif 8 inertiel à générer de l’inertie dans un volume restreint, l’ajout de deux tubes 15 concentriques de diamètres respectifs extérieurs de 12,2 mm et 14,1 mm permet d’obtenir un dispositif 8 inertiel équivalent à une colonne de 1,5 m de longueur et d’un diamètre de 5 mm. Pour un piston 3 d’un diamètre de 42 mm, une colonne de 1,5 m de longueur et d’un diamètre de 5 mm correspond à une inertance hydraulique de 136Kg.In order to illustrate the capabilities of the inertial device 8 to generate inertia in a restricted volume, the addition of two concentric tubes 15 with respective external diameters of 12.2 mm and 14.1 mm makes it possible to obtain a device 8 inertial equivalent to a column 1.5 m long and with a diameter of 5 mm. For a piston 3 with a diameter of 42 mm, a column 1.5 m long and with a diameter of 5 mm corresponds to a hydraulic inertance of 136 kg.

Ainsi, la suspension inertielle 1a, 1b selon l’invention, grâce au dispositif 8 inertiel, présente un arrangement de conduits 12 optimisant leur encombrement. Ainsi, à encombrement égale, la suspension 1a, 1b selon l’invention offre une inertie supérieure aux systèmes de suspension connus et améliore donc significativement le confort du véhicule selon l’invention. Enfin, le faible encombrement de la suspension 1a, 1b selon l’invention la rend utilisable pour suspendre un essieu avant.Thus, the inertial suspension 1a, 1b according to the invention, thanks to the inertial device 8, presents an arrangement of conduits 12 optimizing their size. Thus, for the same size, the suspension 1a, 1b according to the invention offers greater inertia than known suspension systems and therefore significantly improves the comfort of the vehicle according to the invention. Finally, the small size of the suspension 1a, 1b according to the invention makes it usable for suspending a front axle.

L’invention ne se limite pas au mode de réalisation de la suspension inertielle 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.
The invention is not limited to the embodiment of the inertial suspension described above, only by way of example, but other embodiments can be designed by those skilled in the art without departing from the framework and the scope of the present invention.

Claims (6)

Suspension (1a, 1b) inertielle pour véhicule automobile, comportant un vérin (2) comprenant un piston (3) monté mobile dans une chambre (4), contenant un fluide hydraulique, la chambre (4) étant séparée par le piston (3) en une chambre inférieure (6) et une chambre supérieure (7), la suspension (1a, 1b) comprenant en outre au moins un dispositif (8) inertiel permettant la circulation du fluide hydraulique entre les chambres supérieure (7) et inférieure (6) lors du déplacement du piston (3), chaque dispositif (8) inertiel présentant une pluralité de conduits (12) à inertie hydrauliques, au moins un premier conduit (13) à inertie s’étendant à l’intérieur d’au moins un deuxième conduit (14) à inertie du dispositif (8) inertiel.Inertial suspension (1a, 1b) for a motor vehicle, comprising a cylinder (2) comprising a piston (3) movably mounted in a chamber (4), containing a hydraulic fluid, the chamber (4) being separated by the piston (3) into a lower chamber (6) and an upper chamber (7), the suspension (1a, 1b) further comprising at least one inertial device (8) allowing the circulation of hydraulic fluid between the upper (7) and lower (6) chambers ) during the movement of the piston (3), each inertial device (8) having a plurality of hydraulic inertia conduits (12), at least one first inertia conduit (13) extending inside at least one second inertia conduit (14) of the inertial device (8). Suspension (1a, 1b) inertielle selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque premier conduit (13) est en communication fluidique avec le deuxième conduit (14) correspondant.Inertial suspension (1a, 1b) according to claim 1, characterized in that each first conduit (13) is in fluid communication with the corresponding second conduit (14). Suspension (1a, 1b) inertielle selon l’une des revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque premier (13) et deuxième (14) conduits forment des tubes (15) concentriques.Inertial suspension (1a, 1b) according to one of claims 1 or 2, characterized in that each first (13) and second (14) conduits form concentric tubes (15). Suspension (1a, 1b) inertielle selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque tube (15) présente une section transversale de circulation de fluide de surface identique.Inertial suspension (1a, 1b) according to claim 3, characterized in that each tube (15) has a fluid circulation cross section of identical surface. Suspension (1b) inertielle selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu’elle comporte une pluralité de dispositifs (8) inertiels, chacun présentant une inertie hydraulique distincte.Inertial suspension (1b) according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a plurality of inertial devices (8), each having a distinct hydraulic inertia. Véhicule comprenant au moins une suspension (1a, 1b) inertielle selon l’une des revendications 1 à 5.Vehicle comprising at least one inertial suspension (1a, 1b) according to one of claims 1 to 5.
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