Brevet FR2098164A1 — publié le 19720310

209816k La présente invention concerne les suspensions de véhicules et vise particulièrement les suspensions à matériaux élastomères pour supporter un châssis sur une roue ou une structure associée à la roue. 5 Les suspensions combinées aux roues de véhicules terrestres transmettent le poids du véhicule à ses roues en contact avec le sol. Ces suspensions comprennent généralement un ressort monté entre une roue et le châssis du véhicule. Ces ressorts doivent pouvoir aussi bien supporter le poids du véhicule qu'amortir les 10 forces verticales qui peuvent être transmises au châssis par les roues lorsqu'elles roulent sur un terrain inégal et doivent aussi pouvoir réagir contre elles. Les suspensions doivent aussi pouvoir amortir les forces horizontales agissant sur le châssis aussi bien longitudinalement que transversalement. 15 Des forces latérales ou transversales apparaissent lors qu'une roue tend à se déplacer verticalement par rapport au châssis et aux autres roues. Chaque fois qu'une roue du véhicule rencontre une bosse ou un creux dans le terrain, elle tend à se déplacer verticalement par rapport au châssis et par rapport à une 20 autre roue montée sur le même essieu. En conséquence, il y a transmission d'une force verticale entre la roue et le châssis par l'intermédiaire de la suspension. Il apparaît également une force horizontale due au raccourcissement de l'essieu par parallaxe dont la ligne d'action est transversale par rapport au châssis du 25 véhicule. Cette force transversale ou latérale est transmise au châssis par la suspension, de préférence par l'intermédiaire d'un amortisseur quelconque de manière qu'il apparaisse une force de réaction en même temps que l'effet de choc se trouve réduit. Chaque fois qu'on freine les roues, les freins retardent 30 leur rotation par rapport au châssis et des forces de torsion sont appliquées aux éléments fixes des ensembles .de roues, par exemple les trompettes d'essieux. La force de torsion est transmise par la suspension au châssis suivant une ligne d'action dirigée dans le sens de la longueur du véhicule. 35 Les suspensions de la technique antérieure comportaient des ressorts élastomères entre les ensembles de roue et le châssis et comprenaient fréquemment un certain nombre de ressorts élastomères 71 23897 2 2098164 espacés les nw» des autres. Ces ressorts étaient fréquemment reliés par des structures relativement complexes. Dans certaines réalisations de la technique antérieure, les ressorts élastomères devaient résister à des forces importantes aussi bien de cisaille-5 ment que de compression ; de telles combinaisons de forces tendent à annihiler rapidement le caractère élastique des ressorts. Les suspensions étaient difficiles à construire, coûteuses, délicates à entretenir et ne duraient pas longtemps. La technique antérieure a également proposé de monter sur 10 les trompettes d'essieux des sortes de plaques de façon que chaque plaque faisant saillie dans une chambre soit supportée par le châssis du véhicule. La plaque était entourée par un tampon en élastomère contenu dans la chambre. Ces essais n'ont pas été entièrement satisfaisants, parce que le tampon en caoutchouc a ten-15 dance à subir une extrusion lorsqu'il est soumis à la compression, ce qui fait que les plaques entaillent le matériau qui le constitue. De plus, les plaques ont tendance à entailler, déchirer et/ou user les tampons de caoutchouc lorsque le tampon qui entoure la plaque transmet au châssis des forces verticales et horizontales. 20 Ces essais n'ont donc pas permis de réaliser des suspensions d'une durée de vie satisfaisante. La présente invention concerne une suspension de véhicule nouvelle et perfectionnée comprenant un ressort de suspension composé d'éléments élastiques en élastomère permettant de trans-25 mettre des forces verticales et horizontales entre une roue et un châssis de véhicule tout en amortissant les vibrations et les chocs. Le ressort nouveau de l'invention est d'une construction simple qui empêche pourtant les éléments en élastomère de s'entailler, de se cisailler et de s'user par abrasion. 50 Le ressort de suspension nouveau est composé d'un ensemble à piston et carter dans lequel les forces verticales et horizontales sont transmises entre les roues et le châssis au moyen de ressorts en élastomère. Suivant le mode de réalisation préféré de l'invention, 35 c'est le châssis du véhicule qui constitue lui-même le carter tu-bulaire. Le carter supporte une structure intérieure de douille ne pouvant se déplacer axialement par rapport à lui. Un piston 71 23897 3 2098164 porté par un support d'axe fixé au carter est logé à l'intérieur du carter et de la douille. La douille entoure le piston de très près. Un matériau élastique compressible est confiné entre la 5 tête du piston, la douille et la paroi terminale du carter, si bien que les forces verticales et les forces d'impact appliquées à la roue sont transmises par le matériau élastique confiné. La douille comprend une série d'éléments parallèles à une partie de paroi adjacente du carter. Des ressorts en élastomère 10 sont intercalés entre chaque élément de douille et la paroi associée du carter. Chaque élément de douille ne peut ni se rapprocher ni s'éloigner de la paroi de carter associée sans comprimer ou détendre un ressort de douille intercalé. Chaque élément de douille peut se déplacer indépendamment des autres, si bien que les 15 ressorts de douille ne sont pas soumis à des forces de cisaillement ou à des contacts abrasifs avec les éléments de douille et les parois du carter. Le piston est relié à une tige par un joint universel, si bien qu'il ne peut pas se mettre en biais ni se coincer dans la 20 douille. En conséquence, les forces horizontales transmises par le piston au carter et au châssis du véhicule sont appliquées par lui à peu près uniformément le long d'un élément de douille particulier. De plus, les forces de compression appliquées aux ressorts de douille par les éléments de douille et les parois du 25 carter sont réparties sur la surface des ressorts si bien que les pressions unitaires exercées sur les ressorts sont réduites. Ceci offre une garantie contre l'entaillage des ressorts. La présente invention a donc essentiellement pour objet un ensemble de suspension nouveau et perfectionné pour véhicule, 30 dans lequel des ressorts en élastomère transmettent par compression des forces et des chocs entre une roue de véhicule et le châssis et dans lequel les ressorts en élastomère ne sont pas soumis à cisaillage, entaillage et/ou abrasion par les parties associées de la suspension. 35 D'autres buts et avantages de la présente invention ressor- tiront à la lecture de la description détaillée suivante considérée en liaison avec les dessins annexés représentant à titre illustratif mais nullement limitatif, un mode de réalisation de 71 23897 4 2098164 l'invention. Sur les dessins : la figure 1 est une vue en perspective du véhicule selon l'invention, dont certaines parties sont représentées en trait inter-5 rompu ; la figure 2 est une coupe verticale partielle d'un ensemble d'essieu arrière et d'une partie du châssis du véhicule représenté sur la figure 1 ; la figure 3 est une coupe suivant le plan indiqué par la 10 ligne 3-3 de la figure 2 ; la figure 4 est une coupe suivant le plan indiqué par la ligne 4-4 de la figure 3 » et la figure 5 est une vue en plan suivant le plan désigné par la ligne 5-5 sur la figure 4. 15 La figure 1 représente un véhicule 10 comprenant la suspen sion de l'invention et qui, sur le dessin, est un camion à benne basculant vers l'arrière. Le camion 10 comprend des roues avant directrices 12,14 en contact avec le sol et deux ensembles de roues arrière motrices 16,18. Les ensembles de roues avant et ar-20 rière supportent un châssis 20. Le châssis 20 supporte une benne 22, une cabine de conducteur 24, un compartiment moteur 26 dans lequel est logé un moteur approprié 26a. La benne, la cabine, le compartiment à moteur, les roues avant directrices et le train moteur sont d'une construction appropriée quelconque et pour cette rai-25 son, ne font pas l'objet d'autres descriptions et ne sont pas représentés en détail sur les dessins. Les ensembles de roues arrière 16,18 sont identiques et en conséquence, on ne décrira en détail que l'ensemble de roues 16 par rapport au châssis et au train moteur. L'ensemble 16 com-30 prend, comme on le verra en se référant à la figure 2, des pneumatiques 28,30 qui sont fixés sur un moyeu tournant 32 et roulent sur le sol. Le moyeu 32 est entraîné par un essieu 34 par l'intermédiaire d'un réducteur à planétaire et satellites désigné par 35. L'essieu 35 34 est entraîné à partir du moteur du véhicule par 1'intermédiaire d'un arbre de transmission, et d'undifférentiel (fi«ure 1) loeé dans un carter de différentiel 38. 71 23897 5 2098164 Un boîtier d'essieu ou trompette 40. s'étend entre le carter de différentiel 38 et le moyeu 32. Le moyeu 32 tourne sur une fusée 41 de la trompette 40 par l'intermédiaire de roulements appropriés. Le moyeu 32 porte un tambour de frein 32a tandis que la 5 fusée 41 porte un ensemble de frein 44 pouvant attaquer le tambour de frein afin de freiner la rotation du moyeu et des pneus. La construction du frein est classique et n'est donc pas représentée en détail. Chaque ensemble de roues arrière est relié à une partie 10 adjacente du châssis 20 par une suspension 50. Les suspensions 50 .en détail sont identiques et en conséquence on ne décrira/que la suspension associée à la roue 16. La suspension 50 comprend un bras radial ou biellette 52 qui s'étend entre le châssis 20 et la trompette 40 et un ressort de suspension 54 entre la trompette 15 40 et le châssis 20. Le bras radial 52 permet à la roue de se déplacer verticalement par rapport au châssis, mais empêche la trompette de se déplacer longitudinalement par rapport au châssis en cas de freinage. Un palier 58 (figure 1) relie une extrémité du bras au 20 châssis 20 en avant de la roue 16. L'extrémité opposée du bras est reliée à la face inférieure de la trompette 40 par l'intermédiaire d'un palier 64. Le bras radial permet à la roue 16 d'osciller autour du palier 58 lorsque la roue rencontre un terrain inégal. Le bras radial transmet au châssis les forces de freinage 25 venant de la trompette 40 en cas de freinage. On se référera maintenant aux figures 3-5 ; l'ensemble à ressort 54 comprend un carter 70, une structure de douille 72 logée dans le carter 70 et un piston 74. Le piston 74 relié à la trompette 40 est disposé à l'intérieur du carter 70 et de la 30 douille 72. Les ressorts en élastomère 76,78 sont disposés dans l'ensemble à ressort pour amortir un déplacement relatif entre le piston, la structure de douille et le carter et y résister élastiquement. Le carter 70 est tubulaire, il est sensiblement vertical 35 et a en section droite la forme d'un rectangle. Il comprend une paroi terminale 80 et des parois latérales 82,84,86 et 88. Dans la construction représentée, il est constitué par des 71 23897 6 2098164 éléments du châssis du camion. Les parois latérales 82,84 et 86 sont formées par des plaques de châssis 90,92 s'étendant longi-tudinalement, la paroi latérale 88 est constituée par une plaque 94 disposée transversalement entre les éléments de châssis 90,92. 5 Les plaques 90,92 sont orientées dans le sens longitudinal du véhicule à partir du carter 70. Un autre élément longitudinal 96 du châssis est soudé sur la plaque 90 au carter 70 et s'étend à l'opposé des plaques 90,92. Un contreventement transversal 98 est fixé sur la plaque 92 au carter 70. 10 I« paroi terminale 80 est limitée par des arrêtoirs 110, 112 fixés sur les parois latérales du carter et par une plaque de pression 116 portée par les arrêtoirs. la plaque de pression s'étend vers le bas à l'intérieur de la douille 72. Cette dernière comprend quatre éléments de douille 120, 122, 15 124 et 126 qui sont parallèles à la paroi adjacente du carter. Les éléments de douille sont confinés entre la paroi terminale 90 et une pièce de serrage 128 placée à l'extrémité inférieure du carter. Le pièce de serrage 128 est de préférence boulonnée sur une tôle de fond 130 qui entoure la base du carter 70. 20 Les ressorts en élastomère 76 sont constitués par des ressorts élastiques compressibles 132 disposés entre chaque élément de douille et la paroi latérale adjacente du carter. Chaque ressort est constitué par une plaque d'appui 133 en métal et une série de pièces 134 en élastomère fixées sur la plaque 133. La plaque 133 est en 25 contact avec la paroi latérale associée du carter et les ressorts 134 font saillie sur la plaque d'appui 133 vers l'élément de douille associé. Chaque ressort 132 est maintenu assemblé sur l'élément de douille associé par des goujons 135 vissés sur 1 élément et pas-30 sant librement dans des orifices du ressort 132 et dans la paroi du carter. Les extrémités filetées des goujons 135 traversent les parois latérales du carter et sont coiffées par des écrous de blocage 140 qui maintiennent les éléments de douille dans les positions désirées à l'intérieur du carter. 35 Les ouvertures des ressorts 132 des parois du carter ont un diamètre plus grand que celui des goujons 135, si bien que 71 23897 2098164 chaque élément de douille peut se déplacer d'une manière limitée en se rapprochant ou en s'éloignant de la paroi latérale adjacente du carter à 1'encontre de l'action exercée par le ressort de douille. Chaque élément est ainsi supporté d'une façon qui permet 5 son déplacement indépendant du déplacement des autres éléments de douille. Le piston 74 comprend un corps 150 disposé dans la douille 72. Le corps 150 porte un axe 152 relié à la trompette par une. tige de piston 154. La tige 154 est fixée sur la trompette et 10 reliée à l'axe 152 par un joint universel comportant un palier sphérique 156. Le palier sphérique 156 est formé par une rotule 157 qui entoure l'axe, par une cuvette 158 et par des bagues de retenue 159 qui maintiennent assemblées ensemble la cuvette et la rotule. 15 Le joint universel qui relie la tige de piston et l'axe réduit au minimum toute tendance que pourrait avoir le corps 150 de piston à se mettre en biais dans la douille 72 et à s'y coincer lorsque la roue se déplace par rapport au châssis. Ceci empêche le piston d'exercer des pressions unitaires importantes sur la 20 douille ou sur les ressorts de douille,ce qui serait le cas si le piston pouvait se mettre en biais dans la douille. Le corps de piston 150 a,vu en plan, une section droite en forme de rectangle et comprend des parois latérales 160, 162 qui prolongent la tête du piston et constituent la jupe. Ces 25 parois latérales supportent les extrémités de l'axe 152. Les autres parois latérales font de préférence face à la direction longitudinale du véhicule et sont relativement courtes par rapport à la longueur verticale des parois latérales 160, 162. Le ressort 78 est formé par un empilement de tampons élas-50 tiques 170 en élastomère confinés entre le corps de piston 150, la douille 72 et la paroi terminale 80. Les. tampons 172,174 sont disposés aux extrémités opposées de la pile de ressorts. Les tampons 172,174 portent contre le corps de piston 150 et la plaque de pression 116 respectivement et sont réalisés de façon 55 à empêcher que le matériau élastomèie du ressort 78 subisse une extrusion sous l'effet de la pression. 71 23897 8 2098164 Lorsque le véhicule 10 est immobile, le poids du châssis, de la benne, etc. supporté par les roues arrière 16, 18 est transmis du châssis aux trompettes et aux pneus par les ressorts de la suspension. En conséquence, le ressort 78 de chaque ensemble de 5 ressort arrière est initialement sous compression. Lorsque le véhicule se déplace et que la roue 16 passe sur une bosse, cette roue a tendance à tourner par rapport à la roue 18, si bien que la roue 16 se trouve relevée par rapport au châssis et se déplace légèrement dans le sens latéral par rapport au 10 châssis à mesure qu'elle s'élève. Le mouvement latéral de la roue 16 est dû au fait que l'essieu se raccourcit en projection horizontale étant donné qu'une extrémité de l'essieu se lève par rapport au châssis. Lorsque ceci se produit, la force de la réaction de roue 15 transmise par la trompette 40 au châssis 20 comporte une composante verticale et une composante horizontale agissant suivant une ligne d'action dirigée transversalement par rapport au châssis. La force verticale fait que le piston 74 comprime encore plus le ressort 78. Le ressort 78 résiste élastiquement au déplacement 20 ascendant du piston par rapport au carter 70. Ensuite, le ressort 78 amortit les chocs ou charges d'impact qui autrement seraient transmis au châssis car il produit une force de réaction qui retarde progressivement le déplacement ascendant de la roue. La composante latérale de la force est transmise par le 25 piston au carter par l'intermédiaire de l'élément de douille 124 et des ressorts de douille 132 interposés entre l'élément 124 et la paroi 86 du carter. Lorsque l'élément de douille 124 se déplace vers sa paroi associée du carter, le ressort de douille est comprimé à peu près uniformément, si bien qu'une force de 30 réaction latérale s'oppose au mouvement latéral du piston et retarde progressivement le déplacement du piston amortissant les charges d'impact latérales. La force de compression appliquée par l'élément de douille sur les ressorts de douille est à peu près uniforme sur la surface de l'élément de douille, étant 35 donné que le joint universel reliant le piston et la tige de piston empêche le piston de se mettre en biais. 71 23897 9 2098164 Lorsque la roue 16 passe dans un creux, le piston se déplace latéralement contre l'élément de douille 120. Ceci comprime son ressort de douille 132 et amortit les forces latérales appliquées entre le piston et la paroi 82 du carter. Lorsque la 5 roue 16 effectue un tel mouvement, le ressort 78 se détend un peu, étant donné que le piston descend par rapport au carter. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode opératoire et à l'exemple décrits et représentés et peut recevoir diverses variantes entrant dans l'esprit et la portée de l'invention. 71 23897 10 2098164 REVENDICATIONS 1. Suspension reliant un ensemble constituant un châssis de véhicule à l'ensemble des roues, ladite suspension comprenant nn carter relié à l'un de ces ensembles et comportant une paroi 5 en bout et une paroi latérale, un piston qui est logé dans ce carter, étant relié à l'autre desditB ensembles, un premier ressort étant placé entre ladite paroi en bout et ledit piston, une douille entourant ce piston et au moins une partie dudit ressort, ce piston étant mobile par rapport à la douille pour s'écarter 10 et se rapprocher de ladite paroi en bout et étant également mobile avec ladite douille pour s'écarter et se rapprocher de ladite paroi latérale, ladite suspension étant caractérisée en ce qu'un second ressort est disposé entre ladite douille et ladite paroi latérale, cette douille et ce second ressort étant 15 destinés à transmettre les forces entre le piston et cette paroi latérale. 2. Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un joint universel disposé entre ledit autre ensemble et le piston est destiné à empêcher ce dernier de se placer en biais 20 par rapport au carter et audit premier ressort. 3. Suspension selon la revendication 2, caractérisée en ce que le joint universel comprend un maneton supporté par le piston et un coussinet sphérique disposé entre ce maneton et ledit autre ensemble. 25 4. Suspension séLon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractériséofen ce que la douille est en plusieurs pièces mobiles individuellement pour se rapprocher et s'éloigner d'une partie voisine de la paroi latérale. 5. Suspension selon la revendication 4, caractérisée en 30 ce que la douille se compose d'éléments formés de plaques montées individuellement de manière à être capables de se rapprocher et de s'éloigner de la partie voisine de paroi indépendamment les unes des autres. 6. Suspension selon la revendication 5, caractérisée en 35 ce que le second ressort se compose de plusieurs éléments élastiques dont un au moins est placé entre chaque plaque et la partie voisine de paroi latérale. 71 23897 n 209816k 7. Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier ressort est formé de plusieurs éléments en élastomère. 8. Suspension selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, caractérisée en ce que le second ressort est formé de plusieurs éléments en élastomère. 9. Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le carter forme deux premières parois latérales disposées dans des plans perpendiculaires à l'axe 10 de symétrie longitudinal du véhicule ainsi que deux secondes parois latérales disposées dans des plans parallèles à cet axe de symétrie, ledit piston comportant des parois latérales parallèles à ces premières et secondes parois latérales du carter.