Brevet FR2418742A1 — publié le 19790928

La présente invention concerne les suspensions avant de motocycle. La quasi-totalité des motocycles possède à l'avant une suspension par "fourche télescopique". Dans un tel type de fourche, l'axe de rotation de la roue avant est fixé sur deux tubes, qui coulissent sur deux tubes fixes. Cette solution, esthétique et assez légère, présente deux inconvénients d'une part, le guidage par coulissement implique des frottements élevés, qui nuisent au bon fonctionnement de la suspension ; d'autre part, la trajectoire de dégagement de la roue s'effectue dans une direction parallèle, ou presque parallèle, à l'axe de la direction, ce qui n'est pas nécessairement souhaitable et qui accentue l'enfoncement de la suspension avant lors des freinages. Une solution, utilisée autrefois mais à peu près abandonnée aujourd'hui, fait appel à une fourche oscillante : la roue avant est têtue dans une fourche tournant autour d'un axe solidaire de la partie non-suspendue. Cette fourche présente plusieurs inconvénients : esthétique discutable et, surtout, masse et inertie trop élevées ; de plus, la trajectoire de dégagement de la roue est un arc de cercle d'un rayon nécessairement limité, pour des raisons d'encombrement, ce qui peut etre genant, en particulier avec des suspensions à grand débattement. Certains motocycles légers utilisent à l'avant une suspension par "fourche à biellettes". I1 s'agit d'une version simplifiée et moins encombrante de la "fourche oscillante" décrite précédemment, dont elle diffère par le fait que la fourche oscillante est remplacée par deux petites biellettes. Par rapport à une fourche oscillante, l'esthétique et l'inertie sont considérablement améliorés. En revanche, le rayon de l'arc de cercle décrit par l'axe dé la roue est encore plus petit, et la rigidité du guidage est nettement diminuée. I1 y a plusieurs dizaines d'années, un très grand nombre de motocycles était équipé d'une suspension avant appelée "fourche à parallélogramme". Dans une telle suspension avant, la roue est tenue dans un assemblage constitué, soit de deux structures tubulaires formant, vues de profil, un triangle, soit de deux plaques de tôle. Deux axes, parallèles à l'axe de rotation de la roue sont situés, l'un à la partie supérieure, l'autre à la partie inférieure, de l'axe de direction. De chaque extrémité de ces axes part une biellette en rotation, d'une part sur l'un de ces axes, d'autre part sur la fourche.Dans certaines réalisations, la partie droite et la partie gauche de la fourche sont rendues solidaires l'une de l'autre, d'une par l'axe de la roue avant, d'autre part part par deux entretoises tubulaires, paralleles à l'axe de rotation de la roue, reliant la partie droite et la partie gauche de l'assêmblage tenant l'axe de roue, et situées au voisinage des axes d'articulations des biellettes reliant cet assemblage aux axes situés aux deux deuxtubufamrtees de l'axe de direction.Dans d'autres réalisations, ces deux entretoises/para llèles à l'axe de rotation de la roue relient, non pas les deux structures tenant l'axe de roue, mais les deux biellettes supérieures pour l'une, et les deux biellettes inférieures pour l'autre. D'autres réalisations, enfin, concilient ces deux systèmes, en ce sens que ces deux entretoises tubulaires et parallèles à l'axe de rotation de la roue, servent directement d'axe de rotation aux biellettes reliant la partie mobile (suspendue) à la partie fixe (non-suspendue). Ce type de suspension a éte complètement abandonné depuis plus de vingt ans, car il souffre d'un manque de rigidité entrainant une imprécision du guidage de la roue avant. Ce manque de rigidité s'explique par la structure "en échelle" de cette suspension, dans laquelle les éléments droits et gauches, lorsqu'ils sont rendus solidaires l'un de l'autre, le sont uniquement par des tubes parallèles à l'aie de rotation de la roue.On sait qu'une telle structure offre très peu de rigidité vis-à-vis de toute force autre que celles agissant dans le plan médian de la roue. I1 en résulte que la condition, nécessaire à l'obtention dlun contrôle précis du motocycle et d'une bonne "tenue de route", qui veut que l'aie de la direction soit constamment contenu dans le plan médian de la roue avant, ou dans un même plan, parallèle au plan médian, n'est pas respectée, ou est très mal respectée, lorsque la roue est soumise à l'ensemble des forces appliquées à un motocycle roulant sur un sol réel (c'est-à-dire non parfaitement lisse). En revanche, la liaison de l'élément non-suspendu (axe de direction) à l'élément suspendu par un système de biellettes formant, vu de profil, un quadrilatère déformable (et pas nécessairement un "parallélogramme"), offre des possibilités cinématiques ertremement intéressantes, tant en ce qui concerne la trajectoire de dégagement de la roue, lorsqu'elle rencontre une irrégularité du sol, qu'en ce qui concerne la possibilité de compenser la tendance de la suspension à s'enfoncer au freinage sous l'effet de la surcharge appliquée à la roue avant dans ce cas. Toutefois, l'examen de documents montrant de telles réalisations semble indiquer que ces possibilités n'ont, en fait, jamais été exploitees de façon optimisée. La suspension avant de motocycle suivant l'invention utilise les propriétés cinématiques offertes par un système de biellettes formant, vues de profil, un quadrilatère déformable, tout en assurant une très grande rigidité de guidage. Pour cela, l'axe de la roue avant est tenu dans une fourche munie d'articulations disposées de façon à de'terminer deux axes d'articulation parallèles a l'axe de rotation de la roue avant. Ces articulations peuvent être des rotules ou n'importe quel système connu autorisant une rotation autour d'un axe et interdisant toute translation le long de cet axe, tels que, par exemple, un arbre épaulé ou une articulation élastique en métal et caoutchouc ou élastomère connue généralement sous le nom de "silent-bloc". Dans-toute la description qui suit, il va de soi (même si cela n'est pas précisé par la suite), que deux articulations situées sur une même pièce et déterminant un axe de rotation peuvent être remplacées par un arbre, dont l'axe géométrique est confondu avec cet axe de rotation, muni d'épaulement ou de bagues d'arrêt interdisant tout mouvement de translation des deux pièces reliées par cet arbre, et de portée égale à la distance séparant les deux rotules. La fourche est construite de façon à ce que ces articulations soient reliées très rigidement les unes par rapport aux autres, de façon à conserver leurs positions relatives, quelles que soient les directions des forces qui leur sont appliquées. Ceci peut être obtenu en utilisant pour la construction de la fourche n'importe quelle structure connue pour donner une grande rigidité, telle que, par exemple, une structure-coque ou un treillis triangulé de barres ou de tubes dans lequel toutes les barres ou tous les tubes travaillent uniquement en compression ou en traction. Cette fourche est liée à l'axe de la direction, ou à une structure rigide solidaire de l'axe de direction, par un système de biellettes situées dans deux plans parallèles à l'axe de rotation de la roue. Dans chacun de ces deux plans, la biellette relie les deux articulations de la fourche à une articulation située sur l'axe de direction ou sur une pièce solidaire de cet axe. D'une manière préférentielle, l'axe de direction est un arbre, monté sur roulements, sur lequel sont fixées les articulations des biellettes guidant la fourche. Toutefois, lorsque ces articulations sont des rotules, il est possible de supprimer cet arbre, les rotules autorisant à la fois les mouvements liés à la fonction "suspension" et les mouvements liés à la fondation "direction" Cette biellette est construite de façon à relier rigidement ces trois articulations, quelle que soit les directions des forces exercées dans le plan contenant ces trois articulations. Pour cela, la biellette'peut être constituée par une plaque, éventuellement nervurée, dont le plan moyen est sensiblement confondu avec le plan considéré ; elle peut être également constituée par une structure de barres ou de tubes, assemblés de façon à former un triangle dont les articulations occupent les sommets, ou des positions voisines des sommets. Dans l'un des deux plans contenant les biellettes, ou dans chacun de ces deux plans, il est possible de remplacer la disposition des articulations décrite plus sufi, à savoir deux articulations sur la fourche et ure articulation sur l'axe de direction ou sur une pièce solidaire de cet aie, par la disposition inverse ; à savoir : une articulation sur la fourche et deux articulations sur une pièce solidaire de l'axe de direction ; ces deux articulations déterminant un axe parallele à l'axe de rotation de la roue. Les dispositions décrites ci-dessus permettent de réaliser les objectifs que se propose d'atteindre l'invention : dune part, le mouvement de 7'ase de la roue au cours du fonctionnement de la suspension est déterminé, en projection dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la roue, par un quadrilatère déformable. D'autre part, le guidage de la roue est réalisé de telle sorte que l'axe de direction est toujours situé dans le plan médian de-la roue, ou dans un même plan lié à la roue et parallèle à son plan médians ceci quels que soient les efforts qui peuvent être appliqués à la roue lors de l'utilisation du motocycle.Le débattement de la suspension est contrôlé par un élément élastique et un élément amortisseur placés entre la partie suspendue et la partie non-suspendue ou, d'une manière plus générale, entre deux parties de la suspension animées d'un mouvement relatif, l'une par rapport à l'autre, lors du fonctionnement de la suspension. Une biellette supplémentaire liée, d'une part, à la fourche et, d'autre part au guidon, permet au pilote de contrôler le braquage de la roue. Cette biellette peut être située dans l'un des deux plans cités plus haut, contenant les biellettes de liaison de la fourche à l'axe de direction ou à une pièce solidaire de cet axe ; mais cette disposition, qui est commode, ntest pas obligatoire. La figue I donne, à titre d'exemple non limitatif, une réalisation conforme à l'invention. L'axe de roue 1 est fixé dans une fourche 2 constituée d'une coque en toles pliées et rivées. Deux rotules 3 et 4 fixées sur la fourche sont reliées à une rotule 7 fixée sur l'axe de direction 16 par la biellette 9. Deux rotules 5 et 6 fixées à un autre endroit de la fourche sont reliées, par la biellette 10, à la rotule 8, située sur l'axe de direction 16. Les biellettes 9 et 10 sont constituées, chacune, de deux tubes soudés formant deux côtés d'un triangle. Une biellette 11, articulée en ses deux extrémités par deux rotules, 13 et 14, relie le guidon 12 à la fourche 2. Un combine télescopique "ressort-amortisseur hydraulique" 15 est fixé, d'une part sur le levier 9, en un point voisin de la rotule 7, d'autre part sur le levier 10, en un point voisin de la rotule 6. La figure 2 représente, à titre d'exemple non limitatif, une vue de profil d'une autre réalisation conforme à l'invention. L'axe de la roue 1 est tenu dans une fourche 2 constituée par une coque en tôle pliée et rivée. Cette fourche est reliée à un caisson 17, solidaire de l'axe de direction 16, par deux leviers 9 et 10.-Un combine télescopique ressort-amortisseur hydraulique 15 est fixé entre la fourche 2 et le caisson 17. En choisissant judicieusement les dimensions des biellettes et les dispositions de leurs points d'articulation, il est possible d'obtenir une trajectoire de dégagement de l'axe de la roue favorable au travail optimum de la suspension. Par ailleurs, en fixant le point d'ancrage de la partie 'fixe"/par opposition à la partie du frein en rotation avec la roue ; c'est à-dire le flasque dans le cas d'un frein à tambour ou à disque enfermé ; l'étrier, ou une platine tenant l'étrier dans le cas d'un frein à disque) sur la fourche tenant l'axe de roue, il est possible de trouver une disposition des biellettes et de leurs poiiits d'articulation diminuant ou supprimant ltenfoncement de la suspension avant lors des freinages.Toutefois les conditions exigées pour l'optimisation de la trajectoire de l'axe de roue, d'une part, et pour l'obtention d'un effet anti-plongée, d'autre part, peuvent conduire à des incompatibilités, ou à des dimensions excessives pour les biellettes. C'est pourquoi, dans certains cas, il est préférable de séparer les fonctions de guidage et d'effet anti-plongée. Pour cela, la partie "fixe" du frein est articulée autour de l'axe de rotation de la roue. Une biellette de réaction, est articulée, d'une part à un point de cette partie fixe, d'autre part à un point situé sur l'une des deux biellettes reliant la fourche à la partie suspendue du motocycle, de telle sorte que le moment exercé par la partie en rotation du frein sur sa partie fixe détermine, par l'intermédiaire de cette biellette de réaction, une force tendant à soulever la partie suspendue du motocycle et s'opposant, de ce fait, à l'enfoncement de la suspension.Le point d'ancrage de la biellette de réaction sur l'une des biellettes de guidage de la fourche peut être situé sur n'importe quelle partie de cette biellette de guidage, et, notamment, sur un prolongement de cette biellette. La figure 3 montre, à titre d'exemple non limitatif, un schéma de réalisation de suspension avant conforme à l'invention, où la fonction de guidage et la fonction d'anti-nlongée sont séparez Dans cette réalisation, l'étrier 18 du frein à disque est fixé sur une platine 20. Celle-ci est articulée autour de l'axe de roue 1. Une biellette de réaction 21, munie de deux rotules 22 et 23, transmet au levier 10 la réaction de freinage exercée par le disque 19 sur ltétrier 18 et, par suite, sur la platine 20. Le système de suspension objet de l'invention peut s'appliquer à tous les motocycles. I1 est particulièrement intéressant dans le cas de motocycles à hautes performances et lorsqu'on recherche le maximum de confort ou de tenue de route. REVENDICAPIONS 1/ Suspension avant de motocycle du type "à quadrilatère déformable" constitUée d'une fourche tenant l'axe de roue et d'un ensemble de biellettes articulées d'une part sur la fourche et d'autre part sur l'axe de direction, situées dans deux plans parallèles à l'axe de rotation de la roue, caractérisée par le fait que, dans chacun de ces deux plans, l'articulation de la biellette ou des biellettes fait appel à au moins, trois rotules liées entre elles par une structure s'opposant efficacement à toute variation dès distances relatives de ces trois rotules entre elles, pour toute force s'exerçant dans ce plan. 2/ Suspension avant de motocycle suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que l'une au moins, des rotules est un arbre. 3/ Suspension avant de motocycle suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée par le fait que le moyen utilisé pour lier de façon rigide les rotules vis-à-vis de toute force s'exerçant dans leur plan est une plaque, éventuellement nervurée, dont le plan moyen est sensiblement confondu avec le plan contenant les rotules. 4/ Suspension avant de moto cycle suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée par le fait que le moyen utilisé pour lier de façon rigide les rotules vis-à-vis de toute force s'exerçant dans leur plan est un ensemble de barres ou de tubes disposés de façon à former un triangle dont les rotules occupent les sommets ou des positions voisines des sommets. 5/ Suspension avant de motocycle suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la fourche tenant l'axe de la roue est construite de façon à lier très rigidement les rotules entre elles, quelles que soient les directions des forces appliquées sur ces rotules. 6/ Suspension avant de motocycle suivant la revendication 5, caractérisée par le fait que la fourche tenant l'axe de roue est une pièce massive, de fonderie ou usinée dans la masse, et comportant des nervures ehtre les emplacements des rotules, 7/ Suspension avant de motocycle suivant la revendication 5, caractérisée par le fait que la fourche tenant l'axe de roue est une structure-coque. 8/ Suspension avant de motocycle suivant la revendication 5, caractérisée par le fait que la fourche tenant l1axe de la roue est un treillis de barres ou de tubes tel que toutes les barres et tous les tubes travaillent uniquement en compression ou en extension, quelles que soient les directions des forces appliquées aux rotule,'. 9/ Suspension avant de motocycle suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la partie "fixe" du frein (fIås:que dans le cas d'un frein à tambour ou à disque enfermé ; étrier, ou platine tenant l'étrier, dans le cas d'un frein à disque) est articulée en rotation autour de l'axe de roue, et par le fait qu'une biellette de réaction, munie d'articulations à ses deux extrémités, relie cette plaque ou cette platine à l'une des deux biellettes de guidage de la fourche.