Brevet FR2134312A1 — publié le 19721208

SECTEUR DE LA TECHNIQUE : Epure de suspension et de direction originale, applicable à tous véhicules, et spécialement aux voitures de sport tractions arrières. ETAT DE LA TECHNIQUE : 1 / En ligne droite les voitures à moteur central ou arrière ont des difficultés à tenir le cap surtout lors de coup de vent et à grande vitesse. 2 / Sur routes bosselées les voitures et spécialement celles réglées sport sont violemment secouées et tiennent mal leur cap. 2 Bis/ A l'accélération elles se cabrent ce qui engendre une dangereuse portance aérodynamique. 3 / Si l'on se rappelle que le potentiel d'adhérence de chaque roue est proportionnel au poids du véhicule supporté on constate qu'en virage une voiture conventionnelle passe par les étapes suivantes : 3.1/ Virage sans accélération ( figure I ) les essieux avants et arrières subissent les forces f.I & f'I (le centre du virage étant C.I.R.N.@). 3.2/ Virage sous accélération limite f.3 l'essieu avant subit toujours f@I alors que l'arrière reçoit f = F.I + f.3 qui est égal à sa limite d'adhérence. Si f.I est égal à 50 % de f on constate que f'I qui est l'effort de l'essieu avant est 50 % du mexi@um admissible d'où un gaspillage énorme du potentiel d'adhérence surtout si l'on se rappelle qu'une voiture classique moteur arrière à environ 40 à 45 % de son poids sur l'essieu avant. 3.3/ Si l'or accèlère encore, l'essieu arrière dérape on est contraint de contrebraguer ce qui va définitivement "sortir" la voiture du virage. On observe sue le rendement de l'essieu avant est très faible. 3.4/ Si l'on se souvient @ue la dérive est fonction de l'effort latéral exercé sur un pneu et p@ut se représenter p@r les angles V. & W (figure I.B) on constate qu'une voiture moteur arrière classique soumise par exemple à u@ coup de vent, à un virage ou à u@ @boc latéral est maturellement instable, oar W étant sunétiour à V l'@rrière va dériver plus vite que l'avant ce qui va créer une mise en traters du véhioule.Cette wise en travers @rée une for@e centrifuge, qui @u@mente l'effet du cou@ de ve@t ; @e qui au@@ente la dérive diffir@nti@lle et finit par aboutir à un tête à queue. C'est ce phénomène qui rend les voitures à moteur arrière eiicatss (pointue) à conduire. P@@LCIPE DE L'INVDITIO@ Lors d'un choc avec une bosse ou un trou la force F (voir figure 2) se décompose en f.I & .2 - f.I soulève la roue et est absorbé par la suspension f.2 est perpendiculaire à l'axe de batterient classique ce qui va donc abimer la suspen- sion secouant brutallement la voiture. A grande vitesse si celleci est légère (surtout sur l'avant) elle risque même de décoler. Pour é@iter cela il suffit d'adopter un angle de chasse correc- tement choisi sn fonction notamment des dimensions des pneus. Dans l'exemple de la figure 2 l'axe de débattenient D sera choisi collinéaire à F. Une grande chasse est particulièrement précieuse à l'avant d'une voiture dont le centre de gravité est très proche de l'essieu arrière ( elle permet de reculer ce centre énormément) Or, un centre de gravité très reculé ; surtout s'il est dû à une concentration des principaux organes sur l'arrière (éventuellement moteur en porte à faux arrière) a pour avantage de permettre de plus grandes accélérations et de réduire le moment polaire c'est à dire"1'inertie à virer". Un avar.tage d'une grande chasse à l'arrière est d'éviter tout cabrage à l'accélération ( figure 3 ). La résultante F du poids P et de l'in@rtie F,3 étant alors perpendiculaire à l'axe D' de débattement, Ainsi l'essieu n'est pas "tassé" lors de 11 accélération et laisse la suspension libre de jouer. On obtient ainsi-ure application directe de la masse sur les pneus arrières sans l'intermédiaire de la suspension. Avec tout ce qui précède on a acquit le potentiel C'adhérence à l'accélération d'un dragster ( à ceci s'ajoute le ntransfer de masse" dû à l'accélération). D'autre part, on obtient un effet de coincement l'action de traction du pneu et la chasse conjugués font que celui-ci va chercher le sol vers l'avant presque en soulevant la voiture ce qui augmente notablement l'action de la roue intérieure au virage Sur une voiture do compétition on à intérêt à avoir une chasse réglable à l'avant (figure 4) on l'a choisira infé rieure .3 celle de 1 @ arrière ainsi lors d'un freinage l'arrière se tassera t-il plus vite que l'avant ce qui diminuera le transfert de masse et augmentera l'efficacité des freins arrières. 20) La tenue en virage s'améliore en faisant braquer les roues arrières vers l'intérieur de virage d'un angle A (fi@ure 5 A & 5 A bis) par un système automatique de faon proportionelle à l'effort exerce sur elles. ETUDE DU COMPORTEMENT EN A titre d'exemple on va étudier une épure de direction à convergence à l'infini tant à l'avant qu'à l'arrière avec un angle maximum de braquage arrière A que l'on fixe et que l'on va supposer atteint. La force centrifuge en virage va engendrer une dérive proportionnelle à l'effort latéral sur chaque roue, ma- térialisé par les angles V V' W W' ; on va ainsi obtenir une convergeance en un point, noté centre instantané de rotation normal sans accélération et avec dérive (C.I.R.N.) La force centrifuge appliquée en G depuis le C.I.R.N. va se décomposer sur l'avant en f'I et sur l'arrière en f.I (figure 5 B) Si l'on accèlère (f.2) ; f.2 va se décomposer en une partie f.3 qui accèlère la voiture et f.4 qui créé un couple AR.G. f.4 qu'il va falloir équilibrer en créant un couple AV. G. f'4 en braquant da- vantage les roues avants.On aura une force F'= f'I + f'4 à l'avant et F = f.I + f.2 à l'arrière ( F étant dosé pour être égal au rayon du cercle d'adhérence) on va avoir F & F' convergeant à un point noté centre d'équilibre limite (C.E.L.). Le C.E.L. représente le centre du cercle de giration passé à la vitesse d'équilibrerVI pour laquelle il n'y a aucune dérive ni centriguge ni centripète du centre de gravité et aucune accélération tengentielle. En fait, si la voiture arrive à une vitesse inférieure ( ce qui était le cas de notre exemple, le centre de gravité est alors soumis å uneforce dirigée suivant R = F'l F qui l'attire vers le C.E.L. ( d'où une dérive centripete) la voiture 2 alors le C.I.R.N. pour centre instantané de giration et dérive vers le C.E.L. Une vitesse supérieure à la vitesse V.1 entraXi- nerait une dérive centrifuge. Pour réduire le rayon de braquage ( exemple dans les épingles) on peut rendre la voiture survireuse en faisant glisser l'arrière à l'accélération. COMPARAISON ENTRE UNE EPURE CLASSIQUE et LA NOUVELLE : On constate que l'accélération sur lé.pure classique n'a pas de terme en f.4 alors que sur la nouvelle il peut atteindre plus de 50 % du terme f.3 et induire une force f'4 sur l'essieu avant qui permet d'augmenter son rendement d'où une plus grande vitesse de passage possible surtout si tient comnte du fait que l'on a déjà nettement reculé le centre de gravité donc réd@it l'importance du mauvais rendement de l'essieu avant. Un des avant@ges de combiner une grande chasse et le braquage des roues arrières est que l'on peut asservir celui-ci à l'inclinaison du chassis par un moyen simple qui permet sil est bien calculé d'avoir toujours des roues exactement perpendicul@ires au sol quel que soit le roulis du chassis. Intér@t majeur le système est auto stable en ligne droite et en virage par exemple un coup de vent ou un. écart amorçant un déplacement de l'arrière vers la droite fera pencher le chassis à droite ; les roues arrières braqueront alors vers la gauche d'un angle A qui sera supérieur et opposé à l'angle de dérive W voir figure 5 A Bis l'angle résultant C ainsi créé sera dirigé vers la gauche s'opposant au mouvement vers la droite il ramènera donc la voiture en ligne @utomatiquement ce qui évite toute correction de cap au volant N -'rande vitesse et neutralise les effets de la dérive différentielle décrit plus haut.Enfin, on peut avoir grâce à tout ce qui précède une suspension très douce à grand débattement, un centre de gravité très reculé, un grand roulis et un grand angle de braquage arrière. MOYENS MIS EN OEUVRE Les éléments de suspension Olit de type classique on a intérêt à utiliser des triangles superposés semblables (ou inégaux avec le petit en bas) les portes moyeux avants et arrières doivent entre pourvus d'un levier de direction noté Afigure 6. On a intérêt N ce que l'axe MN des portes moyeux perce le pneu dans son plan médian. 16/ A l'avant on peut utiliser n'importe quelle suspension pourvu quton lui donne une chasse convenable. L'idéal dans l'optique d'une voiture de compétition est que la chasse soit réglable ( la figure 4 qui représente un chassis vu de côté donne un exemple de montage réglable est une vis de réglage ou un vérin assurant une optimisation continue ; T est une articula tion.) 2 /A l'arrière on peut soit adopté une chasse réglable soit la fixer. 30/ Le braquage est obtenu soit hydrauliquement soit en utilisant une biellette notée b sur la figure 6 qui s'articule d'un côté sur le levier de direction A du porte moyeu et de l'autre sur le chassis en un point O. Il reste alors à choisir la longueur de B et la position de O correcte pour obtenir le braquage désiré en fonction du roulis. En règle @énérale plus la biellette B sera courte par rapport au triangle plus le braquage sera important pour une inclinaison donnée du chassis. Un inconvénient de fixer la biellette R figure 6 au chancis (noint 0) réside dans le fait que lors du tassement (exemple freinage, réception de bosse, attaque de bosses) ou relachement ( exemple vol plané socmets de bosses) on aboutit à un braquage simétrique mais important des roues qui peut être dangereux lors d'une réception de vols planés par exemple. Pour l'éviter un moye@ simple consiste par exemple à utiliser une barre a@ti-roulis construite de la façon suivante ( voir figure 7). Un tube monté sur roulement par rapport au chassis est situé horizontalement @erpendiculairement à l'axe longitudinal de la voiture. il peut donc tourner librenent. Il porte à cha@une de ses extrenités une plaque rigide notée J et une lame d'acier flexible notée L. Sur la plaque J on va fixer la biellette B en O alors que la lame L est reliée en N à la suspension par une biellette qui est fixée en W sur L, W étant réglable le long de la lame) La lame L servira de ba@e anti roulis. Ce dispositif sert à filtrer le roulis par rapport aux mouvements globaux de tassement de la suspension. Il permet notamment la commande d'ailerons de stabilisation a incidence variable et surtout évite les inconvénients cités plus haut et permet par ce fait d'adopter des as les de braquage arrières élevés pouvant aller jusqu'à 35 . REVENDICATIONS 1 Epure de suspension destinée à tout véhicu@e à essieu qui permet d'a@@uler plus ou moins la dérive de l'essieu arrière d@@@ant ainsi une grande fidélité de cap en supprimant le caract#re survireur,ca -raotérisée par un moyen captant l'accélération exercée sur l'essieu arrière parallèlement à l'axe de rotation et capable d'ord@nner le @raquage plus ou m@ins proportionnel et de sens @pp@sé à la dérive de l'essieu arrière. 2 Dispositif selon la vevendication 1 caractérisé par le fait que le moyen peut-être un accélér@mètre qui oommande le braquage dse roues arrières par un moyen hydraulique ou mécanique (erentuelle - ment après analyse électronique). 3 Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que l'accéléromètre peut - être une barre anti - roulis spéciale qui commande directement le braquage des roues arrières par des biellettes habilement disp@sées. 4 Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que la barre anti-roulis spéciale est constituée par une partie rigide en forme de U qui a les dim@nsions,prend la place et oscille une barre anti-roulis @lassique.Les deux éléments flexibles faisant l'effice anti-roulis apparaisant aux deux extrêmités de la bar@e et d@ublant les branches du U (donc chaque branche comprend une pièce rigide et une pièce flexible).La branche rigide noté j est reliée au doigt de direction du porte-fusée arrière par une autre biellette notée b fixée au point O sur j et au point @' sur le doigt de direction. La branche flexible est rolise classiquement à la suspension par une biellette. 5 Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que la biellette b est plus courte ou plus @nclinée que les triangles de suspension et voit donc son extrêmité diverger beaucoup plus vite que celle des triangles pour un déplacement donné du porte-fusde ee qui lui permet donc de tirer ou pousser sur le doigt de direction Par construction il est conseillé de mettre le point 0 en altitude Soit toujours au-dessus si le doigt de direction pointe vers l'avant soit toujours au-dessous (doigt de direction vers l'arrière) de la zone balayée par le point @' @ 9 Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par un braquage des roues arrières vers le centre instantané de rotation d'un angle supérieur aux micro-braguages actuellement pratiqués c'est à dire un angle supérieur à 7D Dispositif selon la revendication 6 caractérisé par des angles de de chasse des suspensions avant et arrière supérieurs aux angles actuellement pratiqués c'est à dire supérieurs à 20 réglables ou non.