Brevet FR2132131A1 — publié le 19721117

i 2132131 L'invention est relative à un dispositif de suspension pour véhicule dans lequel des essieux en tandem supportés par des roues en contact avec le sol portent le châssis de support de charge du véhicule, et des moyens élastiques de ressort sont ap-5 pliqués directement entre les essieux pour résister à la charge verticale en étant sollicités en direction horizontale. Dans les dispositifs conventionnels de suspension de véhicule, les ressorts sont connectés entre des masses suspendues et non suspendues telles que le châssis et les essieux. Du fait de cette 10 construction conventionnelle, les charges agissant verticalement sur le châssis du véhicule produisent des moments de flexion sur les ressorts. Lorsque les charges agissant verticalement sont accrues les ressorts peuvent être facilement surchargés en flexion, spécialement sous des conditions dynamiques. Ceci signifie 15 que les ressorts seront réalisés pour des contraintes de travail relativement faibles, ce qui fait que l'utilisation du matériel est inférieure à ce qu'elle devrait être pour être économique. Le dispositif de suspension de véhicule selon la présente invention met en oeuvre un agencement où les masses suspendues 20 et non suspendues, telles que les essieux et le châssis, sont reliées par des liaisons, et que les ressorts de suspension sont reliés directement aux essieux. Dans cet agencement nouveau la charge verticale appliquée au châssis est transférée à travers la liaison pour déplacer les essieux en une direction horizontale. 25 ce nouvel effet sur le mouvement de l'essieu est produit pour solliciter les ressorts soit en tension, soit en compression, selon la direction du mouvement relatif de l'essieu. Du fait de la nouvelle construction, les ressorts sont soumis à des charges de tension ou de compression. Les sollicitations 3 0 à la flexion dans un ressort à lame dépendent de la déflexion nécessaire pour déplacer l'arc libre vers l'état aplati; après quoi il ne peut être surchargé en flexion quelle que soit l'importance des forces dynamiques et/ou statiques. De plus, une force beaucoup plus importante est nécessaire pour aplatir un ressort à 35 lame par l'application de forces en tension qu'en flexion. Par conséquent, avec cette nouvelle construction, un ressort beaucoup moins important est nécessaire pour supporter une charge donnée. Les objets de la présente invention consistent à transformer le chargement vertical du véhicule en un mouvement sensiblement ho-40 rizontal des essieux, afin d'éviter de soumettre les ressorts de 72 10844 2 2132131 suspension à des contraintes de flexion, pour obtenir des réponses d'importance variable dans les ressorts de suspension de sorte que la valeur maximum s'approche de la résistance du matériau des ressorts, et à utiliser les ressorts plus efficacement en liaison 5 avec leur fonction d'amortisseurs de chocs afin d'empêcher le châssis de talonner les essieux. D'autres objets et avantages de ce nouvel essieu de véhicule adapté à un dispositif de suspension de châssis seront décrits en liaison avec certains modes de réalisation préférés qui compren-10 nent généralement un châssis de support de charge, des assemblages de paires de roues et d'essieux en tandem pour transporter le châssis, et un assemblage de suspension entre le châssis et les essieu? comprenant un moyen élastique pour s'opposer au déplacement sensiblement horizontal des essieux en réponse au déplacement vertical 15 du châssis sous des conditions de charge dynamique et statique. Dans le dessin, qui illustre des modes de réalisation de l'invention : la figure 1 est une vue en élévation fragmentaire d'un châssis de véhicule possédant une forme de dispositif de suspension 2 0 donnée à titre d'exemple non limitatif du principe de la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe fragmentaire du dispositif selon 2-2 de la figure 1, la figure 3 est une vue similaire à la figure 1, mais repré-25 sentant un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 4 est une vue de détail fragmentaire du ressort de suspension dans la figure 4, mais sur une échelle fortement agrandie, la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 1, 30 mais représentant un autre mode encore de réalisation de l'invention, la figure 6 est une vue en coupe fragmentaire selon 6-6 de la figure 5, la figure 7 est une vue similaire à la figure- 1, mais repré-35 sentant un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 8 est une vue similaire à la figure 1, mais d'un autre mode encore de réalisation, la figure 9 est une vue similaire à la figure 1, mais représentant un autre mode de réalisation de l'invention, 40 la figure 10 est encore un autre mode de réalisation de COPY 72 10844 3 2132131 l'invention représente en élévation fragmentaire; et la figure 11 est une vue similaire à la figure 1 représentant une variante pour limiter les effets de torsion sur les essieux des véhicules. 5 En se référant maintenant au dessin, qui représente un mode de réalisation préféré de la présente invention, on a représenté dans la figure 1 un mode de réalisation préféré en élévation fragmentaire et du fait que le dispositif de suspension est relatif à des véhicules sur roues possédant un châssis de support de 10 charge sensiblement symétrique de chaque côté d'une ligne centrale longitudinale, il n'est besoin que de décrire un assemblage typique se rapportant aux essieux supportés par des roues d'un côté de la ligne longitudinale centrale. On comprend naturellement que l'essieu de véhicule habituel est supporté à proximité de ses 15 extrémités opposées par des roues convenables qui peuvent comporter des pneus gonflés. Ceci entendu, le véhicule de la figure 1 comprend un élément latéral 12 de châssis longitudinal qui peut posséder plusieurs éléments de châssis transversaux tels que celui représenté en 13. Les éléments de châssis 12 et 13 sont adap- 20 tés pour supporter la charge appliquée sur le véhicule et qui doit être transportée sur la surface d'une route par des r-oues 14 montées chacune à une extrémité d'un essieu 15. Dans la présente description, les roues 14 et les essieux 15 sont montées en tandem et sont reliées par un assemblage 25 de suspension qui comprend des bras de transmission de charge 16 possédant chacun une extrémité convenablement reliée de façon pivotante par des axes de pivotement 17 à l'élément 12 de châssis latéral longitudinal 12. Les extrémités opposées de chacun des bras de suspension 16 transmettant la charge, sont soudées ou 3 0 fixées d'autre façon à l'essieu 15. L'assemblage de suspension comprend un moyen élastique sous la forme d'un ressort unique à lame 18 qui possède sur ses extrémités opposées des oeillets 19 dans le but d'assujettir ces extrémités soit aux bras de suspension 16, soit directement aux essieux 15. 35 on peut voir dans la figure 2 un détail de l'assemblage préfé ré dans lequel l'axe de pivotement 17 s'étend à travers l'élément latéral de châssis 12 dans un manchon 20 de sorte que ses extrémités opposées supportent de façon pivotante les extrémités supérieures d'une paire de bras de suspension 16 qui sont soudés 4 0 en 21 à l'essieu 15 en étant écartés l'un de l'autre. Entre les COPY 72 10844 4 2132131 bras de suspension 16, un étrier 22 est assujetti par soudage à l'essieu 15 avec des ailes opposées dressées pour recevoir une tige de pivot 23 qui s'étend à travers l'oeillet 19 du ressort à lame élastique 18. Chaque oeillet du ressort 18 est réalisé d'une façon similaire 5 à celle représentée dans la figure 2. On comprend, naturellement, bien que cela ne soit pas représenté, que la tige de pivot 23 doit pouvoir être enlevée et, par conséquent, les bras de suspension 16 sont munis d'ouvertures en alignement avec la position de la tige de pivot 23 pour des buts d'assemblage et de désassemblage. 10 En examinant maintenant les figures 3 et 4, on voit que par tout où les parties sont semblables à celles décrites dans les figures 1 et 2, les mêmes chiffres de références ont été appliqués. Le ressort à lame élastique 18 de la figure 1 est remplacé par un dispositif élastique qui comprend un tendeur de réglage 25 possé-15 dant deux tiges opposées 26 et 27 agencées de façon que la tige 26 soit reliée à un essieu 15 adjacent au bras de suspension 16 et que la tige opposée 27 réalisée avec un oeillet 28 soit reliée à une partie 29 de l'unité élastique 30. Un élément 31 similaire à l'élément 29 est muni d'un axe 32 qui le relie à l'oeillet d'une tige 20 33 dont l'extrémité opposée est reliée à l'essieu 15 adjacent à l'extrémité inférieure du bras de suspension 16. Les éléments 29 et 31 sont chacun réalisés sous forme de brides en U qui sont interconnectées en plaçant les brides à 90° l'une de l'autre. Lorsqu'elles sont assemblées de cette manière les bri-25 des 29 et 31 constituent une cage convenable pour recevoir un bloc de caoutchouc 34 ou un autre matériau élastique convenable qui possède une longueur initiale détendue (figure 4) pour maintenir les brides de cage 29 et 31 en une position dilatée convenable de chevauchement. En fonctionnement, lorsque les essieux respectifs 15 30 tendent à s'éloigner l'un de l'autre, les brides 29 et 31, ont tendance à se séparer et ainsi à comprimer le bloc élastique 34 ainsi emprisonné. Dans les figures 5 et 6, les bras de suspension 16, au lieu d'être reliés de façon pivotante directement à l'élément de châs-35 sis latéral 12 sont reliés de façon pivotante à un élément de répartition 35 qui à son tour est relié de façon pivotante par un support convenable 36 à la partie de dessous du châssis latéral 12. Sous d'autres aspects le mode de réalisation de l'assemblage de suspension est semblable à celui des figures 1 et 2 dans lequel le 40 ressort à lame unique 18 est agencé pour résister au mouvement 72 10844 5 2132131 relatif d'éloignement horizontal des essieux 15. Cependant, l'oeil let 19 du ressort 18 est relié par la tige 23 directement aux bras adjacents 16. L'une ou l'autre façon de relier les oeillets de ressort peut être utilisée (voir les figures 2 et 6). 5 L'assemblage de suspension représenté dans la figure 7 dif fère des assemblages des figures 2 et 5, en ce que le ressort 18 de suspension est maintenant remplacé par un ressort 3 7 de torsion possédant un corps enroulé 38 et des bras orientés en sens opposés 39 qui sont reliés aux extrémités inférieures des bras 10 de suspension 16. Les bras 16 sont montés de façon pivotante à l'extrémité supérieure du châssis latéral 12. Le support 41 est destiné à empêcher le battement ou le déplacement latéral de l'enroulement 38. Le noyau 40 est constitué d'un matériau qui va se comprimer et se dilater en fonction de l'agrandissement et de 15 la réduction de taille de l'enroulement 38 du fait du déplacement relatif des essieux 15 en réponse aux charges variant sur le châssis 12. De même, le noyau 40 peut être un corps rigide possédant un plus petit diamètre que le diamètre intérieur de l'enroulement 38, pour permettre une réduction limitée de la taille de l'enrou-20 lement 38 pour éviter une sollicitation trop élevée sur l'enroulement 38. Dans la figure 8, on a représenté un autre mode de réalisation de l'assemblage de suspension de la présente invention, dans lequel l'élément de châssis latéral 12 supporte des bras de suspen 25 sion 16, comme précédemment, et les bras sont respectivement reliés aux essieux 15. Ce mode de réalisation représente les bras de suspension dirigés de façon à converger angulairement et ils sont retenus en position convergente par le dispositif élastique 42 qui comporte des tiges en sens opposés 43 reliées par des 30 moyens convenables aux extrémités inférieures des bras de suspension 16, et dont les extrémités dirigées vers l'intérieur sont reliées à des plaques de compression 44 maintenues initialement en position étendue par un corps 45 de matériau élastique tel que du caoutchouc. Le corps élastique 45 peut être lié ou fixé d'une 35 autre manière à une des plaques de compression et les plaques de compression sont maintenues dans l'assemblage initial par une pluralité de barres d'accouplement 46 espacées circonférentiel-lement. Les barres d'accouplement 46 sont destinées à limiter la séparation des plaques de compression 44, mais à n'opposer 4 0 aucune limitation ou empêchement à l'avance des plaques de 72 10344 6 2132131 compression l'une vers l'autre. Un autre mode de réalisation encore de l'assemblage de suspension de la présente invention est représenté dans la figure 9, où l'élément de châssis latéral 12 porte des bras de suspension 5 en deux parties, dans lesquels la partie supérieure 16a est fixée de façon rigide au châssis latéral 12 et la partie inférieure 16b est reliée de façon pivotante à la portion d'extrémité inférieure ou extérieure du bras de suspension 16ei et assujettie de façon rigide à l'essieu 15 adjacent. La liaison pivotante entre les deux 10 parties des bras de suspension est effectuée par une tige 47 convenable s'étendant entre les portions 16a du bras de suspension, espacées latéralement. L'assemblage de suspension comprend également un élément élastique sous la forme d'un ressort à lame 18 possédant ses oeillets d'extrémités opposés 19 engagés dans des 15 supports de montage 20 qui sont assujettis aux essieux respectifs 15. Dans la figure 10, le dispositif de suspension pour supporter le châssis latéral 12 depuis les essieux espacés 15 comprend un assemblage de suspension consistant en des bras orientés en 20 sens opposés 16c. convenablement fixés par leurs extrémités externes aux essieux respectifs 15 et reliés par leurs extrémités internes au châssis latéral 12 au moyen du corps enroulé 48 faisant le tour d'un noyau 49 fixé par une tige d'ancrage 50 au châssis latéral 12. Le matériau élastique du corps enroulé 48 en coopéra-25 tion avec le noyau 49 créé la résistance nécessaire au déplacement relatif des essieux 15. • La variante de la figure 11 a été incluse pour montrer une façon de vaincre la déformation des essieux 15 quand on désire avoir un jeu minimum entre les essieux et le châssis 12. Les nu-30 méros de référence de la figure 1 s'appliquent à la figure 11 pour toutes les parties semblables. La variante comprend un support 52 sur chaque essieu entre les liaisons 16, support qui s'étend vers l'extérieur. Un élément d'amortissement 53 est assujetti au support pour agir en tant que tampon et exercer une charge de contre-35 couple sur la partie extrême de l'essieu qui compense la force dynamique exercée sur un essieu lorsque la roue 14 est poussée ou entraînée vers le haut en direction du châssis 12 par un certain état de la route. Par exemple, il est possible pour une roue menante 14 de heurter un mamelon avant que ne le fasse la roue menée. 40 La roue menante pousse l'essieu menant 15 vers le châssis 12 avant 72 10S44 7 2132131 que l'essieu mené n'ait répondu de façon quelconque. Le ressort 18 peut donc basculer d'un arc qui n'arrête pas l'essieu menant dans son mouvement vers le haut avant qu'il ne talonne le châssis. Ceci a pour effet de courber l'essieu. Cependant, en incorporant 5 les supports 52 et les éléments élastiques 53 de la manière représentée, la force tendant à courber les essieux est contrecarrée par une force opposée de sorte que l'essieu n'est pas courbé ou endommagé. Le même principe peut être appliqué à l'un quelconque des agencements représentés ici. 10 Dans toutes les vues du dessin, on remarque que le principe du fonctionnement du dispositif de suspension de véhicule comporte un moyen pour supporter une charge dirigée verticalement sous l'influence de la pesanteur, et un dispositif de suspension pour traduire ou transformer l'effet de charge verticale en un dépla-15 cernent relatif horizontal des essieux portés sur roue, en même temps que des moyens élastiques pour s'opposer au déplacement de l'essieu. Ce principe général se retrouve à travers tous les divers modes de réalisation préférés. Cependant, alors que la plupart des modes de réalisation ont des moyens de résistance élas-20 tique, reliés effectivement entre les essieux, l'assemblage de suspension de la figure 10 diffère en ce que le moyen de résistance élastique exerce son influence directement par les portions d'extrémité éloignées des bras de suspension sur les essieux alors qu'il est relié à l'élément de châssis latéral 12. 25 Certains modes de réalisation, comme ceux des figures 1, 3, 5, 7, 9 et 10 sont agencés de façon qu'à mesure que la charge verticale sur le châssis s'accroît les essieux respectifs en tandem ont tendance à s'écarter encore en direction sensiblement horizontale. Cette action nécessite un moyen élastique qui 30 peut être soit un moyen de tension soit un moyen de compression. Les ressorts de suspension des figures 1, 5, 7 et 9 sont soumis à des charges de tension et ces ressorts, dans les figures 3 et 8, sont soumis à des charges de compression. Dans la description qui précède, l'assemblage de suspension 35 fonctionne dans une condition dans laquelle les essieux en tandem sont amenés à se déplacer l'un par rapport à l'autre et en une direction sensiblement horizontale, les conditions de charges étant dirigées verticalement et les éléments élastiques étant destinés à s'opposer au mouvement horizontal des essieux. Ceci 40 représente une condition de charge idéale et elle a beaucoup 72 10844 8 2132131 d1avantages, à la fois du fait de sa simplicité de construction et du fait de l'utilisation plus efficace des matériaux nécessaires pour les composants divers. Dans les modes divers de réalisation décrits, un grand avantage apparaît par rapport aux suspensions 5 conventionnelles du fait que les éléments élastiques ne sont pas soumis aux charges de flexion, mais agissent soit en tension soit en compression sensiblement pures. Lorsqu'il s'agit d'une charge de tension ou de compression, il est facilement compréhensible que la charge sur l'élément de châssis 12 du véhicule peut 10 être accrue de façon marquée du fait que les bras de suspension peuvent être réalisés assez robustes pour assumer de très lourdes charges, mais les éléments élastiques peuvent être relativement légers du fait que chacun d'eux n'est chargé que dans le sens de sa résistance la plus efficace, c'est-à-dire soit en tension soit 15 en compression pures. Par exemple, une lame de ressort telle que représentée dans la figure 1 est constitués d'un arc initial de sorte que lorsqu'il est soumis seulement au poids des parties de châssis 12 et 13 il conserve un état arqué désiré. A mesure que s'accroît la charge sur les éléments de châssis latéraux 12 et 13, 20 les essieux 15 s'écartent et le ressort à lame 18 est soumis à une tension qui étire l'arc initial du ressort vers un état de ligne plus droite comme représentée en silhouette pointillée dans la figure 1. Sous des conditions dynamiques sévères le ressort à lame peut éventuellement devenir sensiblement plat et dans cet état 25 les essieux 15 sont empêchés horizontalement de s'écarter encore plus. Avec le ressort 18-tiré jusqu'à un état aplati, il sera dès lors impossible au châssis latéral de talonner les essieux 15. A ce point la sollicitation de flexion maximale a été atteinte et toutes forces dynamiques additionnelles produites par une corribi-3 0 naison quelconque des conditions de la route et de vitesse du véhicule ne produisent que des sollicitations de tension dans le ressort à lame, ce qui utilise le maximum de la résistance du matériel en service et peut être choisi pour résister à des charges dynamiques équivalant à plusieurs fois la charge maximale que le 35 châssis latéral 12 est supposé supporter sans fléchissement plastique. Dans les modes de réalisation des figures 3 et 8, on comprend que tous les éléments et composants du dispositif de suspension, à l'exception du bloc de compression en caoutchouc, sont soumis à 40 des contraintes de tension ou à des contraintes de compression. 72 10344 9 2132131 Cependant, l'élément de compression ou bloc dans chacun de ces modes de réalisation est le plus économiquement dimensionné pour la charge à supporter et son encombrement est ainsi considérablement réduit. Il est maintenant facile de comprendre de quelle manière fonctionne le dispositif de suspension de véhicule et pour l'homme de l'art d'imaginer plusieurs modes de réalisation pouvant fonctionner conformément à l'invention. 72 10344 10 2132131 REVENDICATIONS 1.Dispositif de suspension de véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend un châssis de support de charge pour le véhicule, des assemblages de paires de roues et d'essieux pour trans- 5 porter le châssis, et un assemblage de suspension entre ledit châssis et lesdits essieux, ce dernier assemblage réagissant au mouvement vertical dudit châssis sous des charges qui lui sont appliquées pour provoquer le déplacement sensiblement horizontal desdits essieux l'un par rapport à l'autre, et des moyens dans 10 ledit dernier assemblage s'opposant élastiquement au déplacement desdits essieux. 2.Dispositif de suspension de véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend un châssis de support de charge pour le véhicule, des assemblages de roues et d'essieux en tandem, pour le vé- 15 hicule, des éléments de transmission de charge reliés en fonctionnement audit châssis et à chacun desdits essieux, lesdits éléments agissant pour transformer le mouvement vertical dudit châssis en réponse aux conditions de charge en un déplacement desdits essieux en direction sensiblement horizontale par rapport audit châssis 20 et des moyens élastiques dans le dispositif de suspension agissant de façon à s'opposer élastiquement au déplacement horizontal relatif desdits essieux. 3.Dispositif de suspension de véhicule selon la revendication 2, caractérisé en outre par des moyens élastiques s'étendant entre 25 lesdits essieux. 4. Dispositif de suspension de véhicule selon la revendication 2, caractérisé en outre par le fait que lesdits éléments de transmission de charge sont reliés de façon pivotante audit châssis. 30 5. Dispositif de suspension de véhicule selon la revendica tion 2, caractérisé en outre par le fait que lesdits moyens élastiques constitués par un ressort à lame possèdent une configuration arquée entre lesdits essieux. 6. Dispositif de suspsnsion de véhicule selon la revendica- 35 tion 2, caractérisé en outre par le fait que lesdits moyens élastiques s'opposent de façon élastique au déplacement relatif desdits essieux en tension. 7. Dispositif de suspension de véhicule, selon la revendication 2, caractérisé en outre par le fait que lesdits moyens élas- 40 tiques s'opposent de façon élastique au déplacement relatif desdits ■i 4 72 10844 ii 21312131 essieux en compression. 8. Dispositif de suspension de véhicule, selon la revendication 2, caractérisé en outre par le fait que le déplacement desdits essieux s'effectue dans un sens qui a pour effet d'augmenter 1'écartement en tandem entre eux. 9. Dispositif de suspension de véhicule selon la revendication 2, caractérisé en outre par le fait que le déplacement desdits essieux s'effectue dans un sens qui a pour effet de diminuer 1'écartement entre eux, en tandem. 10. Dispositif de suspension de véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend un châssis de support pour le véhicule possédant un élément latéral longitudinal, une paire dÉléments de transmission de charge, munis de premières parties d'extrémité reliées audit élément latéral écartées les unes des autres le long dudit élément latéral, lesdits éléments de transmission de charge étant munis de secondes parties d'extrémités, un essieu étant relié à chacune desdites secondes portions d'extrémité,et par le fait qu'il possède en outre des moyens reliés en fonctionnement entre lesdits essieux pour s'opposer de façon élastique au déplacement des essieux l'un par rapport à l'autre comme le permet la réaction de pivotement desdits éléments de transmission de charge en réponse aux charges appliquées sur ledit châssis. 11. Assemblage de châssis de véhicule, caractérisé par le fait qu'il comprend des bras de suspension reliés au châssis du véhicule, des essieux supportés par des roues reliés auxdits bras de suspension et des moyens élastiques reliés par leurs extrémités opposées adjacentes auxdits essieux, lesdits bras de suspension se déplaçant de façon arquée autour de liaisons pivotantes sous de s cohditions-decharge appliquée s sur le châssis pour permettre le déplacement vertical du châssTsT I&sd±ts^s^iSu5T^ïïpportés par des roues sous l'effet du déplacement vertical du châssis se déplaçant sensiblement horizontalement et lesdits moyens élastiques s'opposant simultanément au déplacement horizontal desdits essieux et au mouvement pivotant desdits bras de suspension. 12. Assemblage selon la revendication 11, caractérisé en outre par le fait que la longueur dudit moyen élastique entre lesdits essieux change en fonction des conditions de charge dans la limite d'élasticité du matériau dont il est fait.