Brevet FR2145363A1 — publié le 19730223

La présente invention concerne une suspension intégrée pour véhicules à quatre roues, notamment automobiles, dans lesquels deux paires de roues sont disposées suivant deux axes transversaux parallèles et sont portées par des bras pouvant osciller autour d'axes transversaux parallèles, lesdits bras étant montés élastiquement par rapport au châssis du véhicule. Du fait de ce montage élastique, toute variation dans le profil transversal et longitudinal de la surface de roulement ou toute variation dans la répartition de la charge du véhicule se traduit par des mouvements simultanés relatifs des roues et du châssis. Les mouvements fondamentaux des quatre roues peuvent être définis de la façon suivante 1") Cas d'un mouvement simultané de même sens et de même amplitude des quatre roues de la suspension : ce mouvement fait jouer la flexibilité verticale de la suspension. 20) Cas des mouvements de même amplitude et de sens inverses des deux paires de roues considérées a) si les paires de roues sont des paires transversales, les forces élastiques de la suspension mises en jeu constituent la liaison élastique de rappel anti tangage (les paires de roues sont constituées de roues disposées de part et d'autre du plan de symé trie vertical du châssis). b) si les paires de roues sont des paires longitudinales (cZest-à-dire constituées par des roues disposées d'un mXeme côté du plan de symétrie vertical du châs- sis), les forces élastiques de la suspension mises en jeu sont alors les liaisons élastiques antiroulis. 30) Cas du gauchissement du quadrilatère des points de contact des roues et du sol : dans ce type de mouvement, on peut dire également que les paires de roues transversales stécartent de leur position de repos par des déplacements égaux et de sens opposés relativement à chaque paire, et les roues d'un même côté du véhicule ont des déplacements opposés; on peut dire aussi que les paires de roues longitudinales s'écartent de leur position de repos par des déplacements égaux et de sens opposés, relativement à chaque paire et les roues d'une paire transversale ont des déplacements de sens opposés. Cela revient à dire qu'en faisant le tour du véhicule, au passage de chaque roue, on observe un déplacement de sens opposé de celui de la roue précédente. Les déplacements de gauchissement sont imposés aux roues par la non-planéité du sol. C'est pourquoi on a intérêt à réduire les variations de charge transmises par les roues au chassies du fait de cette non-planéité du sol, et dans une suspension à gauchissement libre suivant l'invention, mis à part les phénomènes de friction, les agents élastiques de la suspension ne voient pas leurs actions respectives modifiées (aux efforts de friction et aux effets d'inertie des parties non suspendues près) par les mouvements de gauchissement imposés par le sol Pour l'ensemble des deux paires de roues, des déflexions d'inclinaison simultanées peuvent se décomposer en des déflexions de même amplitude et de mtme sens et en des déflexions de même amplitude, mais de sens opposés, qu'on appelle respectivement "déflexion d'inclinaison d'ensemble" et ngauchissementn. On connatt déjà plusieurs types de suspensions intégrées permettant de choisir séparément, en les amortissant individuellement, les paramètres élastiques fondamentaux d'une suspension (flexibilité verticale, rappel du tangage, flexibilité de roulis et gauchissement libre) à au moins quatre roues. En particulier, le demandeur a proposé diverses solutions objets des brevets français n" 1.372.467, n" 69/35.604, n" 69/55.6Q5 et de la demande de brevet nO 70/45.762 du 18 Décembre 1970, pour "Suspension pour véhicules à quatre roues, notamment automobiles". La présente suspension met en oeuvre des lignes de tension matérialisées par des câbles, chaînes ou de préférence, feuillards à haute résistance, ancrés d'une part sur des poulies reliées à des bras porte-roues, dites "poulies de première espece, et s'appuyant d'autre part sur lesdites poulies ainsi que sur d'autres dites "poulies de deuxième espèce" dont les axes sont susceptibles de déplacements relatifs transversaux par rapport aux axes des poulies de première espèce dont les paliers sont fixés directement à un bâti. Toutes les poulies de première et de deuxième espèce sont libres de tourner dans leurs paliers sans qu'aucun couple de freinage ne leur soit appliqué. Lesdits paliers seront donc de préférence du type à billes, à aiguilles, ou à rouleaux, avec graissage permanent. Les poulies de deuxième espèce sont supportées par des bras à débattements angulaires limités ou par des dispositifs à translation, ces modes d'attache étant tels que le plan de symétrie de chaque poulie demeure invariable, quel que soit le déplacement limité de la poulie et sa rotation sur elle-mbeme. On comprendra que suivant la nature et la structure de la matérialisation de la ligne de tension, les éléments de première et de deuxième espèce mis en oeuvre seront, soit des poulies à gorge coopérant avec des câbles, soit des roues à channes associées à des channes, soit des poulies plates ou faiblement bombées servant d'appui à des feuillards métalliques à haute résistance à structure simple ou multiple : on utilise dans/second cas plusieurs bandes superposées. En fait, comme la présente invention vise à réaliser une suspension légère et peu encombrante, c'est surtout ltemploi de feuillards qui sera préféré, le câble rond étant incompatible avec la mise en oeuvre de poulies de diamètre réduit. I1 est évidemment avantageux de disposer les lignes de tension sous forme de deux tracés parallèles, par exemple également espacés de part et d'autre du plan vertical longitudinal de symétrie du châssis du véhicule, et les organes principaux (à ltexception des organes de roulis) pourront présenter des dispositions symétriques par rapport audit plan. En outre, pour assurer la coordination nécessaire de part et d'autre du plan précité entre les organes de flexibilité verticale, de contre du tangage et de la flexibilité de roulis, on établira une connexion transversale entre les deux lignes longitudinales de tension établies entre la roue avant et la roue arrière de la meme paire longitudinale de roues, ladite connexion étant prévue vers l'avant ou vers l'arrière au niveau des extrémités en vis-à-vis desdites lignes longitudinales de tension. D'autres caractéristiques et avantages apparattront au cours de la description qui va suivre en regard des dessins annexés et qui fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une vue en perspective de la suspension conforme à l'invention, les organes nécessaires à la compréhension du fonctionnement du dispositif ayant été seuls représentés. La figure 2 étant une vue latérale schématique d'un des deux éléments jumeaux longitudinaux de la ligne de tension illustrant les positions relatives de ses différents éléments. On décrira tout d'abord la réalisation de la connexion transversale entre les deux éléments de ligne longitudinale de tension en revenant au cas des lignes de tension matérialisées par des câbles et en se plaçant dans le cas de la figure en perspective schématique où cette connexion est réalisée vers l'avant du bEti des éléments de lignes de tension (ledit bati étant luimême placé à l'arrière du châssis pour des raisons d'aménagement du véhicule).On disposerait dans ces conditions, à la place des couples coniques de la figure 1, pour interconnecter les extrémités en vis-à-vis des fins de cible des lignes de tension longitudinales, deux poulies à gorge identiques d'axes perpendiculaires au plan de référence du châssis, les gorges desdites poulies étant alignées avec les éléments des deux lignes longitudinales de tension de telle façon que la ligne de tension résultante soit unique et prenne la forme d'un "U". On vérifie alors que le gauchissement libre des points de contact des roues du véhicule et du sol est satisfait, car pour chacune des lignes longitudinales de tension un mouvement de rendrée de l'axe des roues d'un des cotés du véhicule s'accompagne du mouvement inverse de l'autre roue. Par ailleurs, du fait du déplacement transversal du cAable entre les deux poulies de déviation, les déplacements correspondants des bras de roues de l'autre côté du véhicule sont inversés par rapport à ceux du c8té considéré en premier lieu, ce qui démontre la proposition et assure la réalisation du gauchissement libre. Dans le cas qui sera retenu, cas où l'on matérialise les lignes de tension élémentaires rectilignes par channes ou feuillards en métal de faible épaisseur et à haute résistance (acier inoxydable dur écroui), on solidarise les poulies terminales 1 et la des lignes longitudinales avec des pignons coniques 2 et 2a engrenant avec des pignons conjugués 3 et 3a d'axes perpendiculaires au plan de référence du chassies et faisant corps avec deux poulies 4 et 4a ou roues à channes identiques symétriquement disposées par rapport au plan vertical longitudinal de symétrie du véhicule. Mais au lieu de disposer la channe ou le feuillard directement de l'une des poulies ou roues à channes à l'autre, ce qui suffit à réaliser la condition de gauchissement libre, on disposera une troisième poulie 5 dont l'axe peut se déplacer parallèlement au plan de référence du châssis sans sortir du plan vertical longitudinal de symétrie. Cette poulie en combinaison avec avec le dispositif placé à la suite des poulies porte-bras 11 des roues arrière constitue ltorgane élastique amorti de contre du tangage. Cette mise en oeuvre des deux couples de pignons coniques jumeaux présente le grand avantage de permettre le transfert vers le fond de coque du châssis de la troisième poulie 5 du dispositif anti-tangage et de sa suspension et tringlerie de liaison, avec le reste du mécanisme de contrôle du tangage et de libérer ainsi un espace qui sera occupé par les organes de rappel élastique anti-roulis, ainsi que de leurs moyens d'amortissement et de servo-commande d'inclinaison vers le centre du virage. En effet, en se rapportant à la figure 1, on voit que la bielle 12 d'axe Z-Z est solidaire à l'avant de la chape 13 portant la poulie centrale 5 qui s'intercale entre les deux poulies jumelles 4 et 4a, solidaires respectivement des pignons coniques à axe vertical des deux ensembles coniques symétriquement accolés aux arbres creux 14 et 14a portant les poulies 1 et la, respectivement.Vers l'arrière, la bielle 12 s'articule, suivant l'axe X-X transversal au plan vertical longitudinal de symétrie du véhicule, au levier 15 solidaire du tube 16 d'axe fixe matérialisé par la barre de torsion 17 ancrée dans la partie droite du tube 16 et fixé au bâti du mécanisme par son extrémité 18 (visible en haut et à droite de la figure). Une partie du tube 16 est arrachée pour montrer la barre 17 à l'intérieur. Le tube 16 solidaris te levier double 19a et 19 (caché) et il en va de même pour le tube 20 et les leviers 21 et 21a. Le support du palier de la poulie lOa est repéré par la référence 22a et celui de la poulie 10 mais qui est caché, par la référence 22. L'assiette longitudinale du véhicule est assurée par la rotation partielle de l'ancrage 18 au moyen d'un correcteur d'assiette non figuré et qui peut être réalisé par un moteur asservi à ramener au repos la position de la caisse et du châssis à leur position choisie par rapport au sol. L'amortissement des oscillations de rotation des tubes 16 et 20 est contrôlé par un amortisseur de rotation. On notera que les extrémités des bandes flexibles 23 et 23a sont ancrées symétriquement sur les poulies 4 et 4a en des points convenables pour nitre jamais sollicitées à l'arrachement radial dans les limites de fonctionnement du dispositif et que, du fait de l'écartement des axes verticaux des pignons 3 et 3a supérieur à la somme du diamètre de la poulie 5 et du diamètre d'une des poulies 4 et 4a, les bandes rectilignes unissant (sous tension) les trois poulies 4, 4a et 5 entre elles ne sont pas parallèles, mais forment un angle variable selon les positions du levier 15 et de la bielle 12, ce qui permet d'avoir une caractéristique non linéaire de la fonction de rappel anti-tangage. Le tube 24 peut tourner autour de son axe d'un angle total généralement inférieur à 900 et tend à faire descendre la poulie 7 sous l'action de la barre de torsion 25 ancrée en 26 sur le côté droit du bâtit du mécanisme. L'ancrage 26 peut entre au besoin réglable par servo-moteur électrique ou hydraulique. La barre 25 constitue l'agent élastique unique de flexibilité verticale du véhicule. L'extrémité gauche de ladite barre 25 est solidaire de la pièce terminale 27 solidaire du bras 28 (qui est double) et faisant corps avec lui. Le bras 28a est également double. Il s'ensuit que les poulies 7 et 7a sont parfaitement encadrées et peuvent demeurer dans un même plan parallèle au plan vertical longitudinal de symétrie. Un amortisseur de rotation 52 est en outre prévu. La précaution prise en raison de ltimportance du du dépla- cement total des poulies 7 et 7a peut être étendue au montage d'autres poulies, si cela est nécessaire. Les poulies 8 et 8a portées par les leviers à fourche 29 et 29a faisant corps avec le tube 30 dont la position est commandée par le levier 31 et la vis 32, articulée audit levier en 33, qui est attaqué par un écrou tournant commandé par réducteur et moteur d'asservissement, permet de faire varier la hauteur du châssis par rapport au sol dans des limites très étendues, tout en conservant la totalité des caractéristiques de flexibilité et d'amortissement de la suspension, le seul effet perturbateur résidant dans l'obliquité croissante des bras porteroues par rapport au sol lorsque la voiture est très soulevée (et éventuellement l'obliquité des cardans de transmission de la force de propulsion). Enfin, les poulies 6 et 5a sont affectées au contrôle d'inclinaison latérale à servo-moteur asservi à l'accélération transversale. Ce dispositif a pour effet de tendre à incliner le véhicule vers le centre de virage pour s'opposer au couple de déversement dû à la force centrifuge dans les virages à moyenne ou à forte accélération. Ledit servo-moteur asservi à l'accélération transversale peut être du type de celui décrit dans le brevet français n" 1.378.894.L'expérience démontre qutà grande vitesse une manoeuvre de débottement est aussi aisée qu'à petite ou moyenne vitesse du fait que même si la caisse n' a pas le temps de s'incliner au cours de l'évolution, les roues extérieures aux amorces de virages alternés sont soumises en un temps très réduit à une surcharge qui donne l'impression au conducteur que la voiture est guidée comme sur des rails. Ainsi, tout mouvement brutal et désordonné au début ou à la fin de l'évolution est inutile et à proscrire. L'enfoncement d'une roue dans son logement et la sortie de la roue symétrique sont obtenus par un arbre creux unique 34 disposé transversalement et au-dessus de la droite transversale passant par le centre de deux poulies 6 et 6a, quand celles-ci sont en position de repos symétrique. La poulie gauche 6 est placée entre les deux éléments d'un levier double et coudé 35 dont l'axe d'articulation au bEti est repéré par la référence 36. Ledit axe est disposé transversalement et en arrière de ladite poulie. L'avant relevé du levier 35 porte une articulation 37 qui relie ce levier à la biellette 38 solidaire par l'articulation 39 du levier 40 faisant corps avec l'arbre creux de commande 34. Le dispositif relatif à la poulie 6a est le m8me que celui qui vient d'être décrit pour la poulie 6, mais il est retourné et disposé symétriquement par rapport à un axe médian vertical. L'axe d'articulation 36a du levier double coudé 35a sur le bâti du mécanisme est donc en avant de la poulie 6a et la biellette 38a de commande de l'extrémité relevée dudit levier double est disposée en arrière de la poulie 6a. Le levier d'attaque 40a est donc également tourné vers l'arrière du véhicule. L'organe d'attaque du servo-moteur est constitué par la crémaillère 41 en prise avec le secteur denté 42 solidaire de l'arbre creux 34 et deux vérins antagonistes 4;, 44 et coaxiaux à la crémaillère. Les bras porte-roues avant 45 non visibles sur la figure 1 et 45a s'articulent au châssis du véhicule suivant des axes transversaux 46 et 46a dans le prolongement l'un de l'autre et sont connectés aux poulies 1 et la par un système de levier double 47, 47a sur les moyeux des poulies faisant corps avec elles et par les leviers doubles 48 (non visibles sur la figure 1) et 48a solidaires des moyeux des bras et faisant corps avec ces derniers. Les leviers doubles 47 et 48 sont réunis par la tringle 49, les leviers 47a et 48a sont réunis à la tringle 49a. La flexibilité en roulis est réalisée au moyen de demibarres de torsion telles que celle qui est visible sur l'arrachement du moyeu de la poulie 11 et référencée 50. Ces barres sont ancrées vers 11 extérieur dans le fond rapporté des moyeux de poulies et vers l'intérieur au corps de la poulie concernée. Un amortisseur de rotation (non représenté) est enfermé dans un corps torique 51. REVENDICATIONS 1.- Suspension pour véhicule à deux paires de roues, à flexibilité verticale et inclinaison séparément amorties et à gauchissement libre, caractérisée en ce qu'entre chaque paire longitudinale de roues est prévue une ligne de tension matérialisée de préférence par un feuillard métallique à haute résistance, ancré d'une part sur des poulies reliées aux bras porte-roues dites "poulies de première espèce" et s'appuyant d'autre part sur lesdites poulies ainsi que sur d'autres dont certaines, dites "poulies de deuxième espèce", ont leur axe susceptible de dépla céments relatifs transversaux par rapport aux axes des poulies de première espèce dont les paliers sont fixés directement à un bati. 2.- Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce que, pour assurer la coordination nécessaire de part et d'autre du plan vertical longitudinal de symétrie du véhicule, entre les organeide flexibilité verticale, de contrôle du tangage et de la flexibilité de roulis, est prévue une connexion transversale entre les deux lignes longitudinales de tension vers l'avant ou vers l'arrière au niveau des extrémités en vis-à-vis desdites lignes longitudinales de tension. ).- Suspension selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ladite connexion transversale est elle-meme constituée par une ligne de tension comprenant deux couples coniques également espacés dudit plan vertical longitudinal de symétrie du véhicule et comportant chacun un pignon conique relié à un arbre portant une soulte extrême d'une ligne de tension longitudinale & un pignon solidaire d'une poulie sur laquelle est ancré et s'appuie un feuillard métalliques, une poulie intermédiaire déviant ledit feuillard et faisant former aux deux tron çons rectilignes de feuillard s'appuyant sur ladite poulie intermédiaire et les poulies solidaires des pignons coniques, un angle variable selon la position de ladite poulie intermédiaire coopérant avec l'organe élastique de contrôle du tangage. 4.- Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'organe élastique unique de flexibilité verticale du véhicule est constitué par une barre de torsion ancrée à une extrémité du bâti du mécanisme, l'autre extrémité étant solidaire du bras supportant une paire de poulies de deuxième espèce de la ligne longitudinale de tension. 5.- Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'organe élastique de contrôle du tangage est constitué par une barre de torsion ancrée à une extrémité au bati et à l'autre extrémité à un tube transversal relié à une paire de leviers solidaires du support du palier constituant l'une des charnières d'un dispositif en forme de parallélogramme imposant des déplacements identiques à l'avantdernière paire de poulies. 6.- Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, pour faire varier la hauteur du châssis par rapport au sol, deux poulies symétriques de deuxième espèce appartenant respectivement à une ligne longitudinale de tension, sont portées par des leviers à fourches solidarisés par un tube transversal dont la position est commandée par un levier coopérant avec une vis attaquée par un écrou tournant commandé par réducteur et moteur d'asservissement. 7.- Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les organes de contrôle d'inclinaison latérale sont constitués par deux poulies symétriques de deuxième espèce coopérant, au moyen d'organes de transmission inversés l'un par rapport à l'autre, avec un axe transversal portant un secteur denté en prise avec une crémaillère insérée entre deux vérins antagonistes et constituant l'organe d'attaque d'un servo-moteur asservi à l'accélération transversale. 8.- Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les organes de flexibilité de roulis sont constitués par des demi-barres de torsion ancrées vers l'extérieur dans le fond rapporté des moyeux des poulies extrêmes et vers l'intgrieur du corps desdites poulies, un amortisseur de rotation étant en outre prévu.