Brevet FR2400147A1 — publié le 19790309

SECTEUR DE LA TECHNIQUE: La présente invention assure les fonctions d'elasticité, d'amor- tissement et de guidage. Elle est applicable sur tout véhicule, moto y compris, ou toute charge. Elle est notamment utilisable chaque fois que l'on doit faire appel à un ressort et à un amortisseur, citons par exemple les machines transfert ayant des modules d'usinage mobiles dont il faut controler le retour rapide à la position repos, sans induire-de vibrations dans les autres têtes d'usinage ETAT D LA Actuellement on utilise soit:des ressorts à lame assurant l'élan ticité plus un mauvais guidage et un amortisseur monté en parrallèlee soit: un ressort métallique , à gaz on en caoutchouc , plus un amortisseur, plus un organe mécanique annexe. soit: un ressort hélicoïdal, plus un amortisseur servant également d'organe de guidage ( fourche avant des motos). soit'. un ressort hélicoidal plus un amor tissaur servant partiellement organe de guidage et assurant la liberté de bre- quage ( suspension blac PHERSON ) On arrive à des suspensions incapables de découpler le roulis du pompage; de par leur complexité elles sont chères et lourdes tout en renfermant de nombreux points faibles notaient aux articulations. Les suspensions à coulissement actuelles sont très délicates du fait du risque de coinssement en coulissement sous charge. Les amortisseurs actuels ont des lois d'amortissement mal adaptées car ils transmettrent de grosses accélérations au chassis. Les amortisseurs dits séquentiels brevetés actuellement ne donnent pas tous les avantages théoriques attendus BUT DE L'INVENTION a) Le module, objet de l'invention, est un organe compact dans le quel sont intégrées des fontions d'élasticité d'amortissement et de guidage en translation et rotation. b) La suspension à module est une disposition particulière de ceux- ci pernettant de faire bénéficier un véhicule du rendement maximum des modules. c) Le module pstrt remplacer dans une suspension classique un ressort (ou ) et un amortisseur d) Le module peut Btre doté d'une loi d'amortissement conforme à la figure 1. Une telle loi permet de réduire au maximum les accélérations transmises par les suspensions EN OEUVRE (fig 2 et 3) a) Le module objet de l'invention est constitué par un cylindre noté 1 sur la figure 3 , il détermine une cavité (7) fe-mée à ses deux extrémités par des joints (5).La cavité est remplie d'un fluide , soit lu genre huile de si- licone, soit du genre huile su-: éraIe ; on peut assouplir cette dernière en la mélangeant à un gas neutre ce qui confire une non-linéarité intéressante en sos- pension automobile. UN axe (3) coaxial au cylindre dépasse par les deux extrémités de celui-ci au travers des joints (5); il repose sur des paliers (2 et 4) qui peuvent entre des guidages à billes, des joints poreux ou frittés la qualité des fonctions translation - rotation provient du fait que les organes de guidage peuvent 8tre immergés dans un fluide sous très haute pression .Remarquons qu'il est également possible d'envisager des joints faisant également office de paliers, par exemple des joints en Téflon ou en matériaux analogues ou plus simplement des paliers lisses classiques. La fonction d'élasticité provient du fait que l'aie ()) est constitué de deux parties sensiblement d'égales longueur mais de diamètre différent , dans la suite nous appellerons cet axe " plongeur différentiel" (PD). Lorsque l'on fait translater P9 dans un geais il comprime le fluide de la cavité (7) et dans l'autre il réduit la compression; un tel effet se traduit au niveau de Pi > par une force résultante ayant tendance à repousser le tronçon de gros diamètre de PD vers l'extérieur, on a donc un ressort hydraulique. La fonction amortissement est assurée par le piston (a) Principe de fonctionnement ( fig 2) de l'amortisseur 1- Départ de Z nominal ; le piston monte , le clapet 1 sera tous jours fermé en montée . Le clapet 2 décharge la chambre haute par la cannelure Peu d'amortissement 2- Le piston arrive àÏZ mas je : l'ajutage du clapet 2 arrive en fin de cannelure . Le clapet 2 est donc bloqué ( le 1 est lui toujours bloqué). L'huile est obligée de passer par la cellule d'amortissement , on a donc alors un amortissement maximum pour assurer une butée de fin de course ; on à créer précédemment laméle 2 de la figure 1 ( phase 13 3- Lorsque le piston redescant le t P bloque le clapet 2 qui de toutes façons dans un premier temps était verrouillé ente Z mai et I Z mai Le clapet 1 pourrait s'ouvris mais il est verrouillé car il n'y a aucune cannelure en regard de son ajutage de fuite pratiquement jusqu'à la position nominale, le fluide est donc contraint de passer par la cellule amortisseur B 4- L'autre partie de la course au delà de Z nominal est analogue ,il suffit de permuter les numéros de clapet 5-Autor de la position nominale ; on peut créer laméle 1 en réalie sant un piston légèrement plus court que les cannelures (ou chambrages) ; dans ces conditions les clapets et la cellule sont courcircuités par le chambrage autour de la position nominale et l'amortissement rémanant n'est plus alors que celui qui provient du laminage de l'huile dans le chambrage. Dans une disposition preférencielle le piston est constitué de deux extrémités (9) percées de trous calibrés ( 10 ) et de clapets notés 11. Le cylindre est doté d'un chambrage ou d'un rainurage noté 13 dont la longueur est voisine d'une demie course et dont la position est centrée sur celle du piston en position nominale. L'excédent de longueur du ohambrage 13 sur la hauteur du piston 8 dé- finit le palier 1 des figures 1 et 2, la profondeur du chambrage permet de controlar le peu d'amortissment lons dupoint 1.Les parties 9 out un diamètre calculé pour assuré le laminage du fluide entre bulles et le cylindre 1 , ce qui assure i 'amor- tissement , les trous calibrés permettent de controler le taux d'amortissement lors du palier 2 b) La suspension à module pour véhicule A essieux objet de l'invention consiste en un arrangement du type de la figure 4 . On peut monter deux modules 3 en parallèle pour supprimer le degré de liberté de rotation autour de l'axe du module . La paire de modules est fixée sur le portefusée 2 qui tient la roue 1.Une extrémité de l'aie plongeur différentiel des modules est fixée au chassis par une artåculatiou KO d'axe sensiblement parralléle à l'aie du chassis. RC est le centre instantané de rotation de la roue autour du chassis , l'autre extrémité 4 de PD est reliée par rme bielle de roulis BR à son omologue de l'autre coté du véhicule. La théorie de EULER SAVART nous apprend que le cen- tre de roulis du chassis noté CE est sur l'axe RC RS , RS étant le centre de ro- tation roue sol . Comme il en va de même pour la droite et la gauche du véhicul. le CS est également dans le plan de symétrie de ce dernier . Grace aux modules nous pouvons placer EC très prés de ES et de telle sorte que CS soit par exemple au dessus de CG ou confondu avec lui ( CG = centre de gravit6) dans ces conditions on obtient un véhicule qui prend très peu de roulis et qui de plus le prend dans le bon sens , ce qui permet par exemple de régler la prise de roulis pour que la poussée de carrossage bénéfique quelle induira annuelle exactement la dérive du pneusatique sous force centrifuge dans un virage .Notons qu'il n'y a pan dans tm tel montage de barre anti-roulis ce qui est une grosse économie de poids et de stabilité vribatoire. La bielle DE peut d'ailleurs être doter d'un amortisseur symétrique afin d'éttouffer tout mouvement de roulis; notons qu'une telle chose est impensable avec une suspension conventionnelle, enfin il est intéressent de mentionner qu'il pompage les roues montent perpendiculairement au sol grace aux modules; on peut donc avoir des suspensions très souples à grands débattements sans risque d'aboutir a' des prises de carrossage incompattibles avec la bonne répartition de la gomme des pneumatiques au sol ( on a un découplage pompage roulis, ceci est particulièrement important en compétition automobile car les pneus y atteignent des largeurs supérieures à 0,5 n et suportent très mal les prises de carrossage). Une disposition équivalente à celle de la figure 4 est donnée en figure 5 ; ici le point KO et le point 4 sont pris sur le module 3 alors que le portefusée 2 attaque les extrémités de l'axe PD des modules. Une telle disposition présente l'a vantage de pouvoir plus facilement être logée dans une cavité de jante car elle est plus compacte .Un essieu directeur peat s'obtenir soit en ne mettant qu'un seul module par roue et en braquant autour de l'axe plongeur du module soit en montant deux modules et en braquant ar niveau des rotules 4 et KO Remarquons , qu'il est possible de ne monter qu'un seul module tant a' l'avant qu'a l'arrière (par roue ) le controle du braquage se faisant par l'intermédiaire d'un cadre rigide ou d'un excentrique noté 6 dont l'articulation sur le porte-roue n' autorise qu'un dgré de liberté en rotation selon un axe , par exemple horizontal et parallèle au plan de symétrie de la roue , ce cadre est relié à son autre ex- trémité par des articulations à rotules à deux bielles différentielles notées 7 et 7' sur les figures 4, 5, 6, et 7 . L'une des bielles , celle qui est reliée au chassis (73, sert de référenciel l'autre est attaquée par la crémaillière de di rection , pour le cas d'un essieu avant ou simplement relié au chassis dans le cas d'un essieu arrière . c) Suspension à modules - pour cycles, première version figure 6, 7 et 8 Un module 3 est placé dans le plan de symétrie de la roue ; la chasse c est obtenue soit par inclinaison du module soit par avance de celui-ci par rapport b l'axe de la roue , soit par conåugaison des deux procédés , il y a intérêt du point de vue stabilité dynasique à adopter la deuxième solution, en effet une telle disposition permet d'obtenir un centre instantané de tangage noté CST sur la figure 10 au niveau du sol , alors que sur une moto classique le CST est situé très bas comme le montre la figure 9 et comme le démontre l'instabilité lé- gendaire des motos qui s'agenouillent au freinage o Ce défaut est combattu classiquement par un drucissement exagéré des suspensions avant ce qui a pour effet de déterriorer la tenue de route sur mauvais revOtement . Une disposition prSférentiel- le est illustrée par la figure 10 oW deux modules sont placés à l'arrière pour supprimer le degré de liberté de braquage , dans ce cas particulier on a ais de la chasse A l'arrière pour obtenir un effet anti-accroupissement à l'accélération.. Selon les figure 6 et s on voit qu'il y a d61r alternatives pour fixer le chasses soit sur le corps du module soit aux extrémités de l'axe plongeur différentiel ( figure 8) . Le portefusée noté 2 est relié à un levier en forme de U noté 6 par un palier qui ne laisse au levier qu'un degré de liberté en rotation selon un axe perpendiculaire au plan de la roue . Le levier 6 est connecté en sa partie su périeure à deux bielles 7 et 7' par des articulations à rotules , ces deux bielles sont des biellettes de direction différentielle .Le guidon 8 est doté d'un degré de liberté de braquage uniquement , il est attaqué è sa base par deux bielles dif- férentielles o d) Suspension à modules pour cycles, deuxième version. Il est possible de conserver une configuration avec fourche de moto classique en remplaçcant uniquement les combinés ressort amortisseur actuels par des modules t D'autre part les modules pouvant titre très courts on peut les monter comme le montre les figures 11 et 12 en disposant un module par bras de fourche mais en orientant l'axe PD de telle sorte qu'il soit non plus confondu avec les tubes de fourche niais sensiblesent perpendiculaire au sol, une telle disposition permet de concevoir des kits de suspension adaptables sur des T de fourche et des roue de moto du commerce et conférant à la moto ainsi équipée la majeure partie des qualités de la version A pour cycles à savoir un centre de tangage au sol autorisant une suspension douce et amméliorent grandement l'effi- cacité du freinage, la tenue de route eticonfort. Notons qu'une fourche du commerce présenterait des propriétés dynamiques intéressantes si l'élément élastique était placé en position verticale coe s'il s'a- gissait d1un module de la figure Il; un T de fourche spécial ou un hâti tubulaire étant alors nécessaire pour aller tenir très en avant les tubes de fourche ( voir figure 13 ) REVENDICATIONS 1) Modules de suspension capable de fournir des fonctions d'élasticité, d'amortis sement et de guidage entre son corps et l'axe qui le traverse; il est applicable à la suspension de tout vehicule avion compris utilisant un fluide (genre huile) pressurisé dans une cavité comme élément élastique et fluide d' amortissement. Un axe plongeur différentiel constitué de deux tronçons de section différente traversant la caviez de part en part par des joints assurant ainsi la mise en pression du fluide lors de sa translation dans un sens et la dépressurisation par translation opposée. Caractérisé par le fait nue l'axe plongeur différentiel coulisse aux deux extrémités du corps du module dans des paliers dimensionnés > pour assurer une grande précision de guidage m8Se sous fortes charges transver sales. 9) Modules selon la revendication 1 caractérisés par le fait que l'axe plongeur différentiel coulisse aux deux entremîtes du corps du module dans des douilles A billes dimensionnees pour assurer une grande précision de guidage même sous fortes charges transversales. tire bille ou rouleaux ou diabolos. 3) Modules selon la revendication 1 caractérisés par le fait que l'axe plongeur di- fférential coulisse aux deux extrémités du corps du module dans des coussinets poreux dimensionnés pour assurer une grande précision de guidage même sous fortes charges transversales. > h) Elément amortisseur de suspension à fluide utilisable dans des corps d'anortis- seur conventionnels à basse pression ou dans des modules de suspension pressu rises conformes aux revendications 1 à 3 .Cet élément assure un niveau modere d'amortissemenet d'un un tres fort taux d'amortissement Iorsquton arrive près des butes de fin de course, et un treks fort taux d'amortissement sur pratiquement ; toute la course de retour vers la position déquilibre Il est caractérisé par un chambrage sensiblement médian de la chemise de l'amortisseur sur une longueur sensiblement de l'ordre de grandeur d'une demie course, par un piston constitue de deux extrémité cylindriques dont le diamètre extérieur est dimensionné pour assurer le laminage du fluide d'amortissement dans le jeu qui le sépare de l'alé- sage du corps de l'amortisseur, par des conduits pratiquée à travers l'extrémité du piston qui mettent ainsi la cavité médiane en communication avec les deux cavités situées de part et d'autre de celui-ci, et par un ou ciels clapets capa bles de fermer alternativement sous la poussée du fluide les conduits reliant la cavite médiane du piston vers une des cavités extérieure. 5) Suspension â modules selon tout ou partie des revendications 1 à k applicables à tous les essieux des vehicules à essieux caractérisée par le fait que le porte-roue est fixe aux deux extrémités de l'axe plongeur différentiel; le corps du module portant deux articulations à ses extrémités l'une étant directement relié au chassis du véhicule et l'autre étant connectée via une bielle de rou- lis à son homologue de l'autre coté de essieu 6) Suspension à modules selon tout ou partie des revendications 1 à Li applicable à toutes les roues des vehicules a' essieux pour leur assurer un contrôle opti même par rapport au chassis caracte'risA par le fait nue l'une des extrémités de l'axe plongeur dîfferentiel est directement relié au chassis du vehicule par une articulation (notés RO)alors que l'autre extrémité est reliée par une articulation (notés RD) vie une bielle (RP) à son homologue de l'autre côté du même essieu ; le porte-roue étant lui fix sur le coups du module. modules selon tout ou partie des revendications 1 à h applicable à tous les sssieux des véhicules genre bicycle ou tricycle pour leur assurer un contrôle optimum des mouvements des roues par rapport au chassis caractérisée par le fait eue les deux extrémités r l'axa plongeur différntial sont reliées au chassis; l'axe plongeur étant situé dans le palan de symétrie de la roue pour 1 avant, le porte-roue étant relié au corps du module 8) suspension a modules selon tout ou partie des revendications ià h applicable à toutes les roues des véhicules genre bicycle où tricycle caractérisée par le fait que les deux extrémités de l'axe plongeur différentiel sont reliées au por te-roue, l'axe plongeur atant dans le plan de symétrie de la roue 9) Suspension à modules selon tout ou partie des revendications t à i applicable à la roue avant des véhicules genre bicycle dotés de direction à fourche caractérisée par le remplacement des deux tubes télescopiques de fourche par des éléments rigides partnt chacun à leurs extrémités des modules dont l'orientation préférentielle de l'axe plongeur différential est voisine d'être perpendicu laire au sol 10) Suspension applicable à la roue avant des vehicules bicycles dotés de direction fourche et compatible avec l'angle de chasse et la distance de chasse nominale des motos classiques caractérisée par n positionnement voisin de la verticale des élémente têlescopiques qui assurent la suspension grâce à des T de fourche se prolongeant vers l'avant sensiblement jusqu'à la verticale de l'axe de la roue avant dans sa position nominale