La présente invention concerne le domaine des dispositifs d'amortissement pilotés, du type de ceux qui sont utilisés en particulier dans les suspensions de véhicules automobiles.

Un amortisseur de suspension automobile doit assurer un compromis entre le confort et le comportement. Pour une vitesse donnée de la tige du piston de l'amortisseur, en particulier si cette vitesse est relativement basse, la prestation de confort, pour être ressentie, nécessite de réduire les efforts d'amortissement, tandis que pour la prestation de comportement les efforts d'amortissement doivent plutôt être augmentés. Ce compromis est réalisé, de manière connue en soi, dans les amortisseurs actuels, de type standard.

On a déjà cherché à sortir de ce compromis en recourant à une technique selon laquelle la loi d'amortissement de l'amortisseur est modifiée en fonction d'une commande déterminée à partir de différents capteurs présents sur le véhicule automobile.

A titre d'exemple, le document EP 1 030 982 Bl décrit un amortisseur pour un dispositif d'amortissement des chocs, qui comporte un moyen piézoélectrique permettant de modifier les lois d'amortissement. Cet amortisseur comprend une chambre de fluide, et un piston qui se déplace dans la chambre de fluide sous la force d'un choc sur le dispositif d'amortissement. Il est prévu un ensemble de dérivation couplé à ladite chambre de fluide, qui présente un canal de dérivation avec une portion de sortie, un premier orifice et un second orifice en communication avec la chambre de fluide. Le canal de dérivation permet au fluide de s'écouler à travers la portion de sortie et de contourner fonctionnellement le piston. Une soupape, qui est positionnée dans le canal de dérivation, est en communication avec le second orifice et peut être amenée à une position fermée pour bloquer l'écoulement de fluide à travers le canal de dérivation. L'écoulement du fluide à travers le canal de dérivation est commandé en amenant la soupape d'une position ouverte à la position fermée en réponse à l'une de deux variables, à savoir l'étendue du déplacement du piston et la vitesse de déplacement de ce dernier .

Le but de la présente invention est de fournir un nouveau dispositif d'amortissement piloté entièrement intégré.

Un autre but de la présente invention est de fournir un tel dispositif, qui soit d'implantation facile sur un véhicule automobile et qui puisse, au moins dans certains de ses modes de réalisation, être autoalimenté, c'est-à-dire fonctionné sans apport d'une énergie externe.

Enfin, c'est également un but de la présente invention de fournir un tel dispositif, qui soit de conception et de réalisation simple, qui présente une bonne tenue en fatigue, qui soit précis, fiable et économique.

Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un dispositif d'amortissement piloté, utilisé notamment dans une suspension de véhicule automobile, du type comprenant un cylindre de travail dans lequel coulisse un piston, le piston délimitant dans ledit cylindre une chambre de détente et une chambre de compression. Dans ce nouveau dispositif, il est prévu au moins un mécanisme à bilame piézoélectrique, de forme globalement annulaire, composé d'un empilage d'au moins une couche piézoélectrique adhérisée à un substrat métallique et disposée de manière à être mise en contrainte lors de la flexion du bilame, un tel bilame permettant d'assurer l'une et/ou l'autre des deux fonctions suivantes : d'une part, une fonction de capteur d'un état d'amortissement selon laquelle, lors de la déformation du bilame sous l'effet d'une action extérieure, le matériau piézoélectrique est mis en contrainte et envoie un signal proportionnel à l'amplitude de cette déformation, et, d'autre part, une fonction d'actionneur selon laquelle, lors de l'alimentation du bilame par un signal électrique, notamment, le matériau piézoélectrique est mis en contrainte et tend à déformer le bilame d'une amplitude sensiblement proportionnelle au niveau du signal envoyé.

Le sens de la déformation du bilame sous l'effet d'un signal dépend, d'une part, du signe du signal, lequel peut provoquer, selon ce signe, la dilatation ou la contraction du matériau piézoélectrique, et, d'autre part, de la disposition du matériau piézoélectrique dans le bilame.

Lorsque le mécanisme de bilame piézoélectrique assure une fonction de capteur, il envoie un signal donnant des informations sur la vitesse de débattement de la roue du véhicule et, après traitement dudit signal, des informations telles que la fréquence de débattement de ladite roue.

En fonctionnement en capteur, le bilame n'envoie des informations que sur l'amplitude de sa déformation. Un traitement de ces informations, par exemple un traitement par un algorithme de type « Transformée de Fourier Rapide (FFT) » connu en soi, permet de connaître les fréquences des déformations, et donc de provoquer une action en fonction de l'amplitude et/ou de la fréquence des déformations .

Lorsque le mécanisme de bilame piézoélectrique assure une fonction d ' actionneur , le bilame est alors soumis à un signal qui a pour effet de modifier son raidissement en fonction d'un seuil d'amplitude maximal à ne pas dépasser.

De façon analogue, lorsque le mécanisme de bilame piézoélectrique assure une fonction d ' actionneur , le bilame est alors soumis à un signal qui a pour effet de modifier son raidissement en fonction d'une fréquence de débattement de roue, ce qui permet de détecter, de manière anticipée, une entrée en résonance afin d'en atténuer l'effet.

Le mécanisme à bilame piézoélectrique est monté en appui externe sur un siège solidaire en translation du piston, ledit mécanisme pouvant s'écarter ou se rapprocher par déformation du siège sous l'effet d'une pression du fluide hydraulique ou sous l'effet d'un signal adressé audit mécanisme .

De plus, le mécanisme à bilame est centré et encastré, directement ou indirectement, sur la tige du piston.

De manière préférentielle, le signal peut être un signal électrique.

Selon la présente invention, il peut être prévu deux mécanismes à bilame piézoélectrique, un premier mécanisme utilisé sur le piston en compression et un second mécanisme utilisé sur le piston en détente.

Il peut également être prévu un mécanisme à bilame piézoélectrique utilisé sur la compensation de 1 ' amortisseur .

Le mécanisme à bilame piézoélectrique peut être utilisé en mécanisme additionnel d'un mécanisme à diaphragmes de type standard connu en soi. De la même façon, en cas de pluralité de mécanismes à bilame piézoélectrique, lesdits mécanismes peuvent être utilisés en mécanisme additionnel d'un mécanisme à diaphragmes de type standard connu en soi.

Le mécanisme à bilame piézoélectrique est raccordé à un circuit électrique, qui permet de récupérer l'information sur son état ou, inversement, lui imposer un état. Pour cela, chaque couche piézoélectrique est raccordée à un pôle positif et à un pôle négatif, et les moyens de raccordement sont isolés entre eux.

Ce raccordement peut avantageusement être réalisé par le moyen de deux rondelles métalliques, une en dessus et une en dessous du bilame, le bilame étant conçu pour avoir un pôle sur la face supérieure et un pôle différent sur la face inférieure .

En variante, le raccordement peut être réalisé par une rondelle unique présentant des pôles différents sur des secteurs annulaires différents, isolés entre eux.

En variante également, ce raccordement peut être réalisé sur des secteurs angulaires d'une même face du bilame, mais il faut, dans ce cas, orienter la rondelle par rapport au bilame pour mettre les pôles en coïncidence.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'amortissement piloté comprend au moins un mécanisme à bilame piézoélectrique comportant au moins une couche piézoélectrique utilisée en capteur et au moins une couche piézoélectrique utilisée en actionneur.

Selon une autre variante de réalisation dite « autopilotage », l'énergie issue de la déformation du ou des bilames est récupérée, afin d'alimenter le ou les bilames, et de telle sorte limiter, voir supprimer, le recours à une alimentation externe.

Enfin, le dispositif peut utiliser des informations prises sur un autre amortisseur du véhicule, ou utiliser des informations d'autres capteurs du véhicule.

La présente invention a aussi pour objet une suspension de véhicule, en particulier une suspension de véhicule automobile, qui comporte un dispositif d'amortissement piloté perfectionné conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes.

Cette suspension peut être de type à amortisseur bitube ou bien à amortisseur monotube.

D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'exemples de réalisation, non limitatifs de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels :

- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un amortisseur de type bitube pour une suspension de véhicule automobile,

- la figure 2 représente, de manière très schématique, la structure d'un bilame piézoélectrique,

- la figure 3 représente, de manière très schématique, l'emplacement de bilames piézoélectriques au niveau du piston d'un amortisseur, - la figure 4 représente le raccordement d'un bilame piézoélectrique à un circuit électrique de commande ou d ' information,

- la figure 5 représente une variante de réalisation du raccordement de la figure 4,

- la figure 6 représente, de manière schématique, un bilame piézoélectrique sous l'effet d'une pression ou d'un signal de commande, et

- la figure 7 est un graphe représentant l'évolution comparée de la pression en fonction du débit sur un bilame piézoélectrique piloté et un bilame piézoélectrique non piloté .

En référence au dessin de la figure 1, on a représenté, à titre d'exemple non limitatif de l'objet et de la portée de la présente invention, la structure générale d'un amortisseur bitube de suspension automobile.

L'amortisseur, de forme générale sensiblement cylindrique d'axe longitudinal XX', est composé d'un cylindre de travail 2, dans lequel coulisse un piston 1, et d'un corps extérieur 4 qui délimite avec le cylindre 2 une chambre annulaire additionnelle appelée « chambre de compensation » et référencée 5. Dans le cylindre de travail 2, le piston 1, lié à sa tige 3, délimite deux chambres, à savoir une chambre de détente 8, qui est située entre le piston 1 et un palier supérieur 6 de la tige 3 et est comprimée en phase de détente, et une chambre de compression 9, qui est située entre le piston 1 et la chambre de compensation 5 et qui est comprimée en phase de compression.

En phase de compression, la chambre de compression 9 est comprimée, et le fluide est forcé au travers du piston 1 d'une part, et de la compensation 7, d'autre part. On considère que la section annulaire entre la tige 3 et le cylindre de travail 2 pousse le fluide au travers du piston 1, et que la section de tige 3 pousse le fluide au travers de la compensation 7. Le volume de gaz ménagé dans la chambre de compensation 5 permet d'accueillir le volume de fluide lié au déplacement de la tige 3. La chambre de détente 8 se retrouve alors en dépression, et il convient de garantir que son niveau de pression ne chutera pas trop bas (risque de cavitation) . Dans ce but, la compensation 7 impose une perte de charge suffisante au débit de tige pour garantir que la pression dans la chambre de détente 8 ne chute pas au dessous de la pression moyenne dans la chambre de compensation 5.

En phase de détente, la chambre de détente 8 est mise en pression, et le fluide est forcé au travers du piston 1 vers la chambre de compression 9. Le volume d'huile aspiré par le déplacement de la tige 3 est prélevé dans la chambre de compensation 5, et alimente la chambre de compression 9 au travers de la compensation 7. Cette dernière doit alors imposer le moins de perte de charge possible au fluide de façon à ne pas mettre en dépression la chambre de compression 9.

Comme évoqué précédemment, un dispositif d'amortissement pour suspension automobile doit réaliser un compromis entre le confort et le comportement. Pour sortir de ce compromis, on recours à une technologie d'amortisseur piloté, qui repose sur le principe d'ajustement de la loi d'amortissement en fonction d'une commande, cette commande étant déterminée à partir de différents capteurs présents sur le véhicule automobile et traités par une « loi de commande ». Ainsi, en fonction de capteurs de débattement des roues, de capteurs de la pédale d'accélération, etc., on cherche à déterminer si on souhaite plutôt du confort ou du comportement, et on pilote l'amortisseur en conséquence.

Selon le principe de la présente invention, on utilise, pour réaliser ce pilotage, au moins un diaphragme constitué par un bilame piézoélectrique, susceptible de générer un signal électrique en fonction de sa déformation ou bien de se déformer si on lui applique un signal, par exemple un signal électrique.

En référence au dessin de la figure 2, un bilame piézoélectrique, de forme générale annulaire, est composé d'un empilage d'au moins une couche piézoélectrique (12) adhérisée à un substrat métallique (13) et disposée de manière à être mise en contrainte lors de la flexion du bilame .

Ladite couche piézoélectrique (12) au moins n'est pas forcément annulaire ; elle est, dans tous les cas, disposée de telle sorte qu'elle est mise en contrainte lors de la flexion du bilame.

Il peut y avoir plusieurs couches piézoélectriques, qui peuvent être pilotées de manière indépendante. A titre d'exemple, une couche piézoélectrique peut fonctionner en capteur et une autre en actionneur, ou, par exemple également, deux couches piézoélectriques peuvent fonctionner en actionneur pour lever ou baisser le bilame en fonction de la couche piézoélectrique alimentée.

Un tel bilame piézoélectrique, de référence générale

10, peut être utilisé sur le piston 1, en compression et/ou en détente (figure 3), c'est-à-dire utilisé sur l'une et/ou l'autre face du piston. Il peut être également sur la compensation 7 de l'amortisseur.

Dans tous les cas, il peut être utilisé comme élément unique d'amortissement. Il peut également être utilisé en mécanisme additionnel d'un mécanisme d'amortissement conventionnel, de type standard, par exemple un mécanisme d'amortissement à diaphragme flottant.

Enfin, il peut être utilisé, comme dans le présent exemple d'application de l'invention, sur un amortisseur de type bitube ou bien sur un amortisseur d'architecture monotube .

Le bilame est raccordé à un circuit, de préférence électrique, de telle sorte que l'on puisse récupérer l'information sur son état (fonctionnement en capteur) et/ou lui imposer un état (fonctionnement en actionneur) .

Pour raccorder le bilame, il faut se raccorder à un pôle « + » et à un pôle « - » par couche piézoélectrique indépendante. Ces moyens de raccordement sont isolés entre eux . Comme représenté sur le dessin de la figure 4, les pièces d'encastrement du bilame 10, référencées 16 et 17, qui sont, à titre d'exemple, des rondelles métalliques solidaires en translation de la tige 3 du piston 1, sont avantageusement utilisées pour le raccordement des deux pôles 12, 13 du bilame sur le circuit électrique. Ainsi, le pôle positif est raccordé sur la face supérieure 12 et le pôle négatif sur la face inférieure 13 du bilame 10.

En variante, le raccordement du bilame piézoélectrique 10 peut être réalisé sur une même face mais en utilisant, comme montré sur le dessin de la figure 5, un anneau 18 pour le pôle positif et un anneau 19 pour le pôle négatif.

En variante également (non représentée) , il est possible de réaliser le raccordement du bilame piézoélectrique 10 sur une même face mais en utilisant un ou des secteurs angulaires pour le pôle positif et un ou des secteurs angulaires différents pour le pôle négatif.

En variante encore (non représentée également), il est possible d'utiliser des diaphragmes comportant plusieurs couches de matériau piézoélectrique ou équivalent, par exemple une couche piézoélectrique utilisée en capteur et une couche piézoélectrique utilisée en actionneur.

Comme représenté sur la figure 6, sous l'effet d'une pression « P » de fluide, le bilame 10 se déforme et laisse passer un débit (illustré par la flèche « Q ») entre lui- même et le siège 31. Le matériau de la couche piézoélectrique 12 génère une tension électrique, qui peut être utilisée, comme exposé dans la suite du texte, en tant que signal d'un état d'amortissement et/ou stockée pour actionner le bilame 10 ou un autre bilame de l'amortisseur en fonction d'une loi de commande donnée.

Si on impose une tension électrique, ou un courant selon le type de matériau piézoélectrique, au bilame 10, ce dernier se raidit par la mise en contrainte de la couche piézoélectrique 12. Cette augmentation de raideur diminue la levée du bilame à pression imposée et/ou augmente la perte de charge à débit imposé, et ce de manière proportionnelle à la tension imposée.

On a représenté sur le graphe de la figure 7 l'évolution comparée de l'augmentation de la pression (« ΔΡ ») en fonction du débit « Q » sur un bilame piézoélectrique alimenté électriquement (courbe Cl) et un bilame piézoélectrique non alimenté (courbe C2) . En alimentant le bilame, comme le montre la courbe Cl, on augmente sa raideur. Il en résulte une augmentation de son point d'ouverture A.

L'information provenant du bilame est préfèrentiellement proportionnelle à sa flexion (au moins dans la plage linéaire des déformations les moins importantes). Par conséquent, cette information est indirectement proportionnelle à la vitesse de débattement de la tige par rapport au corps cylindrique. Cette information en provenance du bilame peut avantageusement et très simplement être traitée pour en extraire différents paramètres de l'état d'amortissement, par exemple :

- une amplitude, c'est-à-dire une vitesse maximale de débattement,

- une fréquence de variation de la vitesse, ou de débattement de l'amortisseur,

Comme mentionné précédemment, plusieurs bilames, par conséquent plusieurs séries d'informations, peuvent être utilisés pour le pilotage.

a) Le pilotage en amplitude.

On peut actionner l'amortisseur pour le « raidir » en fonction d'un seuil d'amplitude maximal.

Si un niveau de déformation important du bilame est détecté, éventuellement pendant une certaine durée, on est en présence d'un déplacement important de la roue du véhicule. Dans cette hypothèse, deux actions sont possibles :

- on peut piloter un raidissement du bilame lui-même, de façon à limiter le mouvement de la roue, un tel pilotage pouvant être avantageusement réalisé avec un certain retard et une montée en régime adaptée qui ménagent le confort,

on peut également piloter un autre bilame piézoélectrique de l'amortisseur, de manière à freiner la détente après une compression très appuyée, un tel pilotage pouvant également avantageusement être réalisé avec un retard et une montée en puissance adaptés pour ménager le confort .

b) le pilotage en fréquence.

On peut actionner l'amortisseur en fonction de la fréquence de la flexion d'un ou plusieurs bilames.

Si on détecte une fréquence de débattement donnée, par exemple un battement de roue autour de 14 Hz ou un mode de caisse autour de 1 à 2 Hz, on peut alors détecter de manière anticipée une entrée en résonance et en atténuer l'effet immédiatement en raidissant le bilame concerné, ou d'autres bilames de l'amortisseur.

c) autres pilotages.

On notera que le pilotage peut aussi se faire à la fois en amplitude et en fréquence, ou par toute autre information que l'on pourrait extraire du signal des bilames. A titre d'exemple, la comparaison des signaux des amortisseurs droit et gauche d'un véhicule permet de savoir si l'essieu du véhicule est en pompage (signaux en phase) ou en roulis (signaux en opposition de phase) .

d) 1 ' autopilotage .

Il est possible de récupérer l'énergie issue de la déformation des bilames pour les alimenter, et limiter, voir supprimer, le recours à une alimentation externe. Dans un tel cas, l'amortisseur équipé d'un tel moyen énergétique interne ne nécessite aucun branchement au véhicule.

Le dispositif d'amortissement piloté décrit ci-dessus présente de nombreux avantages, parmi lesquels les avantages suivants :

- il est entièrement intégré,

il est d'implantation facile sur un véhicule automobile, - il peut être autoalimenté,

- il constitue un système souple, les lois de commande des bilames étant aisément adaptables.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ci-dessus à titre d'exemples ; 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.