Brevet FR2159223A1 — publié le 19730622

La présente invention est relative à une suspension d'un type nouveau, destinée à équiper des véhicules et notamment des véhicules automobiles. Il est connu d'assurer la suspension d'un essieu à l'aide de deux ressorts à lames dont chacun a un profil elliptique qui tend à s'écrasser sous l'effet de la charge. On constate en pra tique qu'un tel ressort assure simultanément trois fonctions, à savoir - la suspension principale du véhicule, par écrasement du ressort sous l'effet des efforts verticaux - la résistance au roulis, par torsion du ressort autour de son axe longitudinal - le maintien de l'orientation de l'essieu par rapport au châssis (tout en laissant subsister un phénomène parasite connu sous le nom de "pseudo-braquaget', suivant lequel l'essieu peut s'écarteur plus ou moins de son orientation transversale théorique). Pour une suspension de type connu, le ressort est calculé de façon à remplir simultanément ces trois fonctions. Le résultat est à peu près satisfaisant lorscue le véhicule fonctionne dans des conditions sensiblement constantes. Par contre, on constate que cette solution n'est pas acceptable pour certaines applications, notamment lorsque le poids total roulant du véhicule et la hauteur de son centre de gravité au-dessus du sol varent dans de larges proportions. Ce problème est particulièrement sensible sur les véhicules de type nouveau ou "campers" destinés à pouvoir circuler chargés ou non d'un caisson habitable de tourisme. Un tel véhicule comprend une voiture automobile munie à l'ar riére d'une sorte de plateau de chargement, sur lequel peut être posé un caison habitable. Le véhicule ainsi chargé se présente de façon analogue à une camionnette équipée pour le camping, c'est a-dire que sa conduite s'effectue aussi facilement que celle d'une camionnette, beaucoup plus facilement que si la voiture remorquait une caravane de tourisme. Toutefois, le poids du véhicule ou "cam- pers" ainsi équipé est important, tandis que son centre de gravité est placé très haut. Lorsque l'utilisateur parvient sur les lieux de séjour, il place sous les angles du plancher du caisson, des chandelles de support qui prennent appui directement sur le sol. Grâce à ces chandelles il soulève légèrement le container, après quoi il fait avancer le véhicule qui est ainsi dégagé. La voiture automobile utilisée désormais seule constitue un véhicule relativement léger dont le centre de gravité est situé très bas. En pratique, on constate que si la suspension est calculée pour conserver un minimum de souplesse à vide, le campers chargé du caisson constitue un véhicule extremement sensible au vent latéral et dont la suspension s'écrase exagérément. Dans certains pays, il a été nécessaire de prévoir une réglementation obligeant par exemple ces véhicules à s'arrêter dès que la vitesse du vent dépasse un certain seuil. La présente invention a pour but dléviter ces inconvénients en réalisant une suspension d'un type nouveau dont les caractéristiques de résistance à l'écrasement (suspension principale), à la torsion (roulis) et à la flexion transversale (useudo-braquage) peuvent etre choisies de façon indépendante. Une telle suspension convient particulièrement bien au cas d'une voiture automobile du type "campers". Une suspension selon l'invention, destinée à être intercalée entre chaque extrémité d'un essieu à roues et la partie correspondante du châssis, comprend un ressort métallique elliptique dont la concavité est tournée vers le haut, l'avant et l'arrière de ce ressort étant liés au châssis alors que sa partie centrale est solidaire de l'essieu, et elle est caractérisée en ce que par ailleurs un élément élasticue à coussin gazeux est intercalé entre la partie centrale du ressort et le châssis, la pression de gon fluage du coussin gazeux étant choisie de façon à appliquer au ressort une précontrainte le faisant travailler en contre-flèche pour que sur le véhicule à l'arrêt et en ordre de marche, le ressort soit ramené pratiquement au meme profil que lorsqu'il est au repos, c'est-à-dire avant son montage sur le véhicule. Suivant une autre caractéristicue de l'invention, on modifie la pression de gonflage du coussin gazeux lorsquton charge ou décharge le véhicule. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, on adjoint à l'élément mobile du coussin gazeux de la suspension, un système à dash-pot qui filtre les oscillations rapides de la suspension. Une autre caractéristique de l'invention consiste à réaliser le coussin gazeux sous la forme d'un vérin de suspension où coulisse un piston dont la tige est reliée au système de dash-pot. Une autre caractéristique de l'invention consiste à réaliser l'élément à coussin gazeux de la suspension, sous la forme d'une unité oléo-pneumatique alimentée en huile à partir d'un réseau central assurant l'ensemble de la suspension du véhicule. Enfin on comprend quten jouant sur la pression de gonflage des coussins gazeux, l'utilisateur peut soulever ou écraser à volonté sa suspension. Cette manoeuvre permet au véhicule de s'abaisser sous le caisson habitable et de s'en dégager lorsque le caisson est porté par les chandelles. On peut ainsi charger et décharger le véhicule sans utiliser de crics de levage comme à l'heure actuelle. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, per ,mettra de miteux comprendre les caractéristiques de l'invention. Fig. 1 est une vue illustrant le profil d'un ressort de suspension selon l'invention, lorsqu'il est à ltétat libre. Fig. 2 montre le profil de ce ressort, partiellement écrasé soue le poids du véhicule a' vide. Fig. 3 montre le profil du ressort quand le véhicule est chargé. Fig. 4 illustre le montage d'un tel ressort sur une suspension de type connu, l'orsqutelle est en charge. Fig. 3 est une vue analogue lorsque le véhicule en charge est équipé d'une suspension selon l'invention. Fig. 6 est un diagramme montrant comment l'invention a permis de décaler la caractérisotique de fonctionnement du ressort métallique. Fig. 7 est une vue schématique en plan de l'arrière d'un véhicule, illustrant le mode d'apparition du phénomène denpseudo-bra tuage". Fig. 8 est une vue en perspective d'une variante de réalisation possible d'un ressort métallique monobloc selon l'invention. Fig. 9 est une vue arrière du véhicule, illustrant le phénomène du dévers. Fig. 10 montre un véhicule selon l'invention et prévu pour une utilisation "campersn. Fig. 11 montre cette voiture chargée de son caisson dthabi- tation. Fig. 12 montre le caisson posé au sol, après départ de la voiture. On a représenté sur les fig,-l à 3, un ressort à lames de type connu, qui comprend deux anses de fixation, à savoir une anse avant 1 et une anse arrière 2. Lorsque ce ressort est au repos, il possède un profil nettement elliptique (fig. 1). Ce ressort est monté sous le longeron 3 d'un châssis, comme illustré sur les fig. 4 et 5. Autrement dit, l'anse avant 1 est articulée sur un axe 4 solidaire du châssis alors que l'anse arrière 2 est reliée au longeron 3 par une biellette double oscillante ou main arrière 5. Quand le ressort 6 est monté sur lé châssis 3 il s'écrase partiellement comme indiqué sur la fig. 2 sous le seul poids du véhicule 7 à vide. Si l'on charge fortement ce véhicule, le ressort 6 prend un profil encore plus aplati, comme illustré sur les fig. 3 et 4. A sa partie centrale, le ressort 6 est solidaire d'un essieu 8 portant les roues arrière 9. On voit sur la fig. 4 qu'au cours de l'écrasement du ressort 6, le point de fixation de l'essieu 8 se déplace le long d'une trajectoire en arc de cercle 10, centrée sur l'axe d'articulation 4. Autrement dit, en projection verticale sur le sol, le point d'attache de l'essieu 8 sur le ressort 6 recule légèrement au fur et à mesure que le ressort s'écrase.Dans les virages, ou en cas de répartition dissymétrique de la charge entre le côté droit et le côté gauche du véhicule, cela conduit à faire reculer différemment les deux extrémités de l'essieu 8 qui tend à se placer légèrement de travers comme illustré en traits interrompus sur la fig. 7. Cela donne au conducteur une impression désagréable de flottement à l'arrière du véhicule.Ce phénomène est connu sous le nom de "pseudo-braquage". On voit sur la fig. 7 que ce phénomène a pour résultat de faire travailler le ressort métal lique 6 en flexion transversale, comme schématisé sous la référen ce 6a. Par contre, sous l'effet du roulis, le chtssis 3 tend à se dé verser vers l'extérieur du virage (partie droite sur la fig. 9), si bien que chaque ressort 6 est soumis à uné déformation de tor sion suivant son axe longitudinal. En définitive, chaque ressort 6 est soumis à trois types de déformation - des déformations verticales d'écrasement (fig. 3 et 4) sous l'effet de la charge et des chocs de roulement - des déformations de torsion longitudinales sous l'effet du roulis (fig. 9) - des déformations de flexion transversales sous l'effet du phénomène de pseudo-braquage (fig. 7). Si l'on trace sur un diagramme (fig. 6) la courbe caractéristique de fonctionnement du ressort 6 d'une suspension de type connu (fig. 4), on obtiens le tronçon A B, l'écrasement E du ressort étant porté en ordonnées alors que les efforts F sont portés en abolisses. Suivant la caractéristique essentielle de l'invention, on monte entre le longeron 3 du châssis et la partie centrale du ressort 6, un élément de suspension pneumatique 11 contenant un cous- sin élastique de gaz comprimé 12. La pression de gonflage de l'é- liment pneumatique 11 est choisie de façon à exercer une précontraite sur la partie centrale du ressort 6 pour ramener celui-ci à son profil initial de repos (fig. 1) même lorsqu'il équipe la voiture 7 chargée. Autrement dit, sur la voiture 7, le fonctionnement du ressort 6 en flexion ordinaire, du fait des oscillations verticales de la suspension, est illustré par le segment C-fl sur le diagramme de la fig. 6, ce segment stétendant de part et d'autre de la position neutre 0 qui correspond au profil de repos de la fig. 1. Autrement dit, avec ce type de suspension, l'élément pneumatique il à coussin gazeux 12 assure à lui seul la suspension verticale ou principale du véhicule. Par contre, les effets secondaires de torsion du ressort dans le sens longitudinal (fig. 9) ou de flexion transversale (fig. 7) sont assurés par le seul ressort 6 dont les caractéristiques peuvent être calculées en conséquence. En d'autres termes, chaque ressort 6 travaillant en contreflèche sur le véhicule à vide, il coopère avec l'autre ressort 6 pour constituer l'équivalent d'une barre de torsion. Cette caractéristinue permet de conserver la souplesse de la suspension principale verticale (assurée par le coussin gazeux 12) tout en permettant au véhicule de prendre des virages serrés et de bien résister au vent latéral. En particulier, cela permet de réaliser chaque ressort 6 sous la forme d'un élément monobloc (fig. 8) et non plus par empilagè de plusieurs lames. Une telle suspension est particulièrement avantageuse dans le cas d'un camperas du type illustré sur les fig. 10 à 12. Pour cela, la voiture 7 passade à l'arrière un plateau de chargement 13 sur lequel peut tr posé un caisson d'habitation 14 prévu pour le tourisme. La voiture 7 ainsi chargée peut circuler comme une camionnette (fig. 11). Dans ce cas, son poids est important et le centre de gravité de l'ensemble est situé très haut. De plus, ce véhicule offre une prise importante au vent latéral. Le conducteur veillera alors à gonfler en conséquence le coussin gazeux 12 de l'élément 11, pour ramener les ressorts 6 à leur profil initial (fig. 1). A l'arrivée, l'utilisateur abaisse des chandelles 15 qui prennent appui directement sur le sol et qui soulèvent légèrement le caisson 14. Cela permet au véhicule 7 de se dégager et de rouler désormais seul (fig. 10). Désormais le véhicule 7 peut rouler, soit en conservant la pression initiale du coussin 12, soit en dégonflant ce coussin gazeux pour ramener la courbe caractéristique C-fl autour du point neutre 0 (fig. 6). Le coussin gazeux 12 de l'élément pneumatique 11 peut être gonflé une fois pour toute. Il peut par contre faire partie d'un circuit hydraulique si le véhicule est équipé d'une suspension hydro-pneumatique. Un dash-pot 16 peut être intercalé entre le châssis 3 et le ressort 6 pour filtrer les petites oscillations de suspension. On voit ue la suspension selon l'invention présente trois avantages principaux - sa réalisation est peu coflteuse - elle peut se monter après coup sur un véhicule existant déjàb sans avoir à modifier le châssis ou les ressorts 6 - elle présente une sécurité totale en cas de rupture d'un circuit d'huile ou d'un élément pneumatique 11 (dans ce cas, la suspension reste assurée uniquement par les ressorts 6, ce qui est le cas des suspensions connues à ce jour). On notera qu'en jouant sur la pression de gonflage des coussins gazeux, l'utilisateur peut charger et décharger le caisson habitable 14 - (figes 11 et 12) sans utiliser de crics ni de chandelles 15 équipées de moyens de levage. REVENDICATIONS 1 - Suspension mixte, destinée à etre intercalée entre chs - que extrémité d'un essieu à roues et la partie correspondante du châssis, comprenant un ressort métallique elliptique dont la concavité est tournée vers le haut, l'avant et l'arrière de ce res sort étant liés au châssis alors que sa partie centrale est solidaire de l'essieu, et caractérisée en ce que par ailleurs un élément élastique à coussin gazeux est intercalé entre la partie centrale du ressort et le châssis, la pression de gonflage du coussin gazeux étant choisie de façon à appliquer au ressort une précontrainte le faisant travailler en contre-flèche pour que sur le véhicule à l'arret et en ordre de marche, le ressort soit ramené pratiquement au même profil que lorsqu'il est au repos, c'est-à-dire avant son montage.sur le véhicule. 2 - Suspension mixte suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'on modifie la pression de gonflage du coussin gazeux lorsqu'on charge ou décharge le véhicule. 3 - Suspension mixte suivant la revendication 1, caractéri sée en ce qu'on modifie la pression de gonflage du coussin gazeux pendant les manoeuvres de chargement et de déchargement du véhi cule. 4 - Suspension mixte suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'on adjoint à l'élément mobile du coussin gazeux de la suspension, un système à dash-"ot qui filtre les oscillations rapides de la suspension. 5 - Suspension mixte suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'on réalise le coussin gazeux sous la forme d'un vérin de suspension où coulisse un piston dont la tige est reliée au système de dash-pot. 6 - Suspension mixte suivant l'une quelconque des revendica tions précédentes, caractérisée en ce qu'on réalise l'élément à coussin gazeux de la suspension, sous la forme d'une unité oléopneumatique alimentée en huile à partir d'un réseau central assu rant l'ensemble de la suspension du véhicule. 7 - Suspension mixte suivant l'une quelconque des revendica tions précédentes, caractérisée en ce que le ressort métallique est constitué par un empilage de lames d'acier. 8 - Suspension mixte suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le ressort métallique est monobloc.