Brevet FR2396685A1 — publié le 19790202

L'invention se rapporte à un véhicule utilitaire muni d'une cabine de conducteur auto-portante et d'éléments de suspension et d'amortissement au-dessus desquels la cabine du conducteur repose de façon élastique sur ltensemble de la masse du véhicule. Dans un véhicule utilitaire de cette nature décrit dans la revue "Automotive Industries", du ler novembre 1964, page 45, la cabine du conducteur repose aux quatre angles inférieurs sur la masse du véhicule par l'intermédiaire de ressorts à lames et d'amortisseurs, le sens principal dans lequel agissent les ressorts à lames se situant dans la verticale. Cette suspension à ressorts, habituellement utilisée pour les cabines de conducteurs, favorise les mouvements de vibration et de balancement de la cabine. Ces mouvements peuvent prendre des amplitudes d'oscillation plus grandes lorsque la cabine est reliée de façon rigide à l'en- semble de la masse du véhicule. Des oscillations à balancement eventuellement croissant de la cabine sont préjudiciables au conducteur au point de vue de la conduite et de son comportement de travail. L'invention a pour but de conférer à un véhicule utilitaire du type précédemment décrit une configuration telle que la cabine du conducteur montre un comportement meilleur et plus contrôlé par rapport aux oscillations et aux chocs. D'après l'invention, le problème est résolu par le fait qu'un dispositif de guidage est prévu entre la cabine du conducteur et la masse du véhicule, qui guide la cabine dans tous les mouvements relatifs par rapport à la masse du véhicule et qui consiste en un guide vertical accouple a deux guides rotatoires, dont les axes de pivotement sont disposes dans le sens longitudinal ainsi que dans le sens transversal du véhicule.On comprend comme etant un axe de pivotement dans le sens longitudinal du véhicule, un axe disposé parallèlement à l'axe longitudinal du véhicule utilitaire, alors que l'axe de pivotement dans le sens transversal du véhicule est un axe dispose parallèlement à l'essieu arrière du véhicule Du fait que le dispositif de guidage selon l'invention est dispose de façon centrale, la cabine du conducteur ne peut donc plus se mouvoir qu'avec 3 degrés de liberté, un mouvement de pure translation n'etant possible que dans le sens vertical, alors que les mouvements de translation pure dans le sens horizontal sont supprimés.Les mouvements de la cabine du conducteur provoqués par des composants de chocs horizontales sont donc transformés par le dispositif de guidage en des mouvements de pivotement, qui sont amortis par les éléments de suspension et d'amortissement, comme-pour le mouvement vertical de la cabine. Le comportement en oscillation de la cabine du conducteur est, de ce fait, déterminable avec exactitude, de sorte que même les éléments de suspension et d'amortissement de la cabine peuvent être disposés de telle manière que dans tous les mouvements de cabine pouvant se produire ils soient sollicités surtout dans leur principal sens d'effet. Afin que les forces d'inertie de masse de la cabine ne puissent engendrer aucun couple succeptible d'avoir une influence néfaste sur son comportement en mouvement l'invention prévoit que le centre de gravité de la cabine et le point médian ou centre instantane de rotation des mouvements de cabine rendus possibles par le dispositif de guidage soient rapprochés le plus possible et qu'ils coincident. L'expérience pratique a montré que le centre de gravité d'une cabine de conducteur auto-portante se trouve approximativement en un point situé au-dessus du siège du conducteur. C'est pourquoi on a avantage a relever le plancher de la cabine du conducteur destiné à recevoir le dispositif de guidage central, jusqu'au niveau de la surface inférieure du siège du conducteur, de sorte que le dispositif de guidage se rapproche le plus possible du centre de gravité de la cabine. Conformement à une conformation particulière de llin- vention, le dispositif de guidage est muni d'au moins un guide vertical rectiligne, le long duquel un axe d'accouplement horizontal est guide de façon à pouvoir tourner dans des douilles coulissantes, un galet tournant etant fixé sur cet axe d'accouplement, de telle maniere qu'une pièce deIiaison fixée sur la cabine puisse pivoter dans un plan dans lequel se situe l'axe d'accouplement. Cette disposition permet un guidage rectiligne et vertical exact et qui ne peut se coincer.C'est ainsi qu'avec une construction des plus simples sont réalisés deux guidages rotatoires de la cabine ; on a ainsi l'assurance qu'en dehors de leurs mouvements verticaux translatoires, la cabine ne puisse effectuer que des mouvements pivotants autour d'un axe longitudinal et d'un axe transversal du véhicule. Ce dispositif de guidage requiert peu de place, de sorte que l'espace situe en-dessous du siège du conducteur est suffisant. En outre, le bon comportement en vibration de la cabine rend superflu le système habituel de suspension et d'amortissment du siege du véhicule. On peut donc se limiter à un rembourrage tout à fait normal du siege. Au cas ou, dans le modèle consideré de dispositif de guidage, il s'avererait que l'écartement entre le centre de gravité de la cabine et le centre instantané de rotation du guidage situe au niveau du dispositif de guidage serait trop grand, la cabine devrait alors être équilibrée au moyen de masses d'équilibrage supplémentaires permettant de déplacer vers le bas en direction du dispositif de guidage son centre de gravité. Les masses supplémentaires rajoutées sur la cabine du conducteur devront cependant tre également guides et amorties et elles augmentent d'autant la masse totale du véhicule. C'est pour cette raison que,conformément à une autre conformation de l'invention, le dispositif de guidage est conçu de façon à avoir un centre instantané de rotation dans le centre de gravité de la cabine. De cette manière, on est sûr que les forces d'inertie de masse ne peuvent avoir aucune influence sur le comportement en mouvement de la cabine du conducteur. A cet effet, il est prévu en particulier que le dispositif de guidage comporte au moins un guide vertical fixé au chassis du véhicule, avec un profil de guidage dansSlequel coulisse une tige passant par le centre de gravité de la cabine ou par un sens de guidage parallèle, cette tige etant reliée a la cabine. Ce guidage vertical absorbe les chocs qui, dans un véhicule, se produisent essentiellement dans le sens vertical. Afin que les guidages rotatifs assurent eux aussi un centre instantane virtuel dans le centre de gravite, le dispositif de guidage est en outre muni de bras oscillants qui sont ar ticulés entre le chassis du véhicule et la cabine, les lignes passant par le milieu des articulations de chaque bras oscillant traversant le centre de gravité de la cabine. Il est vrai que le point de recoupement de ces lignes change en fonction de l'orientation imprimée à ces bras oscillants, mais les déflections de ces bras oscillants ne se situent cependant qu'aux environs de 2 à 5 degrés, de sorte que le fait que le centre instantane de rotation virtuel sort du centre de gravite de la cabine n'a aucune importance en pratique. Les bras oscillants eux-mêmes ont une conformation particulière, c'est-à-dire qu'ils sont complétés par deux autres articulations situées entre la cabine du conducteur et le chassies, de sorte que la cabine ne peut pivoter exclusivement qu'autour d'axes de pivotement positionnés perpendiculairement l'un par rapport a l'autre, ces axes se situant dans le sens longitudinal et dans le sens transversal du véhicule. Le descriptif de l'invention est exposé dans ce qui suit par des exemples d'éxécution se référant aux croquis. On y voit Fig. 1 une vue de coté d'un tracteur, avec une première forme d'êxécution du dispositif de guidage central, Fig. 2 une coupe transversale du tracteur, le long de la ligne II-II en Fig. 1, Fig. 3 le dispositif de guidage selon la Fig. 1 dont la représentation est agrandie, Fig. 4 une coupe latérale d'un tracteur, avec une seconde forme d'éxécution du dispositif de guidage central, Fig. 5 le dispositif de guidage selon la Fig. 4 dont la représentation est agrandie et Fig. 6 une modification de la deuxieme forme d'éxécu- tion du dispositif de guidage. Le tracteur que montre la figure 1 en vue de cté est equipé d'une cabine de conducteur auto-portante 1 qui, par l'in termédiaire d'éléments de suspension et d'amortissements 2 repose sur le chassis de tracteur 3. En-dessous du siege de conducteur 4, à l'intérieur de la cabine, le plancher de cabine 5 est remonté jusqu'à l'arête inférieure du siege, de sorte qu'en-dessous de celui-ci et à l'extérieur de la cabine, un dispositif de guidage 6 peut être logé. Le siège de conducteur 4 n'a que Sa suspension propre, correspondant a un siège de travail normal, c'est-à-dire essentiellement un siège rembourré. Les deux gardeboue 7 pour les roues arrière font partie intégrante des parois latérales de la cabine (Fig. 2). le dispositif de guidage 6 est logé dans un bottier 10, qui avec sa surface inférieure est fixe sur le châssis 3. Ainsi que le montre la Fig. 3, sur la paroi de boîtier avant et arrière, vu dans le sens de la marche, deux guides rectilignes verticaux 11 sont ancrés avec un intervalle l'un par rapport à l'autre dans le boîtier 10, une douille coulissante 12 etant con uite le long de ces guides au moyen d'un palier 13 qui en é pouse la forme et qui, verticalement par rapport aux guides rectilignes, reçoit une extrémité d'un axe d'accouplement tournant 14. Au milieu de l'axe d'accouplement 14 est fixée sur un palier 15, dans le sens vertical et vers le haut, une pièce d'accouplement 16, de façon à ce que cette piece pivote sur un plan dans lequel est situé l'axe d'accouplement 14.A l'extrémité supérieure de la pièce d'accouplement 16 est soudée une semelle 17 qui est vissée avec le plancher de cabine 5 à peu près au milieu et endessous du siège de conducteur 4. Ainsi que le montrent les flèches de la figure 3, les guides rectilignes Il permettent un mouvement vertical de la cabine 1, les paliers 13 de l'axe d'accouplement 14 constamment aligné dans le sens de l'axe longitudinal du tracteur permettent le pivotement de la cabine 1 autour d'un axe de pivotement longitudinal, et le palier 15 permet le pivotement de la cabine de conducteur 1 autour d'un axe qui se situe dans le sens transversal du tracteur et qui est parallèle à l'essieu arrière du tracteur. On peut donc voir que le point median du mouvement ou centre instantané de rotation des sens de mouvement se situe au niveau du dispositif de guidage 6, de sorte que dans la conception de la cabine de conducteur 1 il convient de veiller à ce que le centre de gravite de la cabine soit le plus bas possible et qu'il se situe de ce fait aussi près que possible du dispositif de guidage 6. Au cas=ou il n'est pas possible de réaliser pleinement ces conditions, des masses supplementaires devront être fixées sur la cabine, afin de déplacer vers le bas le centre de gravité. La cabine 1 est reliée en trois points au moins au chassis de tracteur 3, au moyen des éléments de suspension et d'amortissement 2. C'est pourquoi et parce que l'effet desn forces est plus faible, on aura davantage à disposer les éléments de suspension et d'amortissement 2 aussi loin que possible du dispositif de guidage central 6, c'est-à-dire par exemple aux angles in férieurs de la cabine 1, ainsi qu'on peut le voir dans les Fig. 1 et 2. La construction la plus importante, mais en ce qui concerne le montage de la cabine et l'entretien des éléments de suspension et d'amortissements 2 et le dispositif de guidage 6 il est plus simple de disposer les éléments de suspension et d'amortissement partiellement ou tous ensemble dans le dispositif de guidage cen tral.Ceci n' est pas représenté séparément dans le dessin. Le dispositif de guidage donne l'assurance que, non seude translation lement le mouvement/verilcal ae la cabine 1 dans le sens vertical agit sur les éléments de suspension et d'amortissement 2 principalement disposés dans le sens vertical, mais aussi que dans l'é- ventualite d'un mouvement oscillant autour d'un axe longitudinal et d'un axe transversal la cabine 1 agit aussi verticalement sur les éléments de suspension et d'amortissement 2, ceci surtout lorsque les axes de pivotement ne sont pas trop éloignés du plan dans lequel sont situes les éléments de suspension et d'amortis- sement 2. De cette manière il n'est besoin que d'éléments normaux d'atténuation et de suspension 2, dont le principal sens de travail est un mouvement de translation. Les éléments de commande devant être manoeuvrés par le conducteur tels que par exemple le volant 18, sont reliés à la cabine 1. C'est pourquoi ils devront être reliés avec le châssis de tracteur 3, de telle manière qu'ils puissent suivre sans inconvénient les mouvements relatifs de la cabine 1, par rapport au châssis du véhicule 3. C'est pour cette raison que les élé- ments de manoeuvre sont reliés au chassis du tracteur par l'in termediaire de tuyaux hydrauliques flexibles, de commandes par cables Bowden, d'arbres a cardans ou d'arbres flexibles, ce qui n'est pas représenté en détail dans le croquis. En outre, des é léments atténuateurs de bruit peuvent être intercalés aux points de raccordement entre le chassis du tracteur et la cabine, qui eux aussi ne sont pas montrés dans le croquis. Dans les Fig. 4 et 5 nous voyons une seconde forme d'éxécution du dispositif de guidage 6', disposé également à l'in térieur d'un espace central, formé par relevage du plancher de cabine 5 jusqu'à la surface inferieure du siège de conducteur 4. Au milieu et verticalement, en dessous du centre de gravité S de la cabine I que l'on peut voir en Fig. 4 est disposé un guide vertical constitué d'un tube de guidage 20 fixé sur le châssis de tracteur 3, tube dans lequel coulisse une tige 21. A la partie supérieure de la tige 21 est fixee horizontalement une semelle 22, sur laquelle viennent s'appuyer les bras oscillants 23. Ces bras oscillants 23 sont dirigés obliquement vers le bas et s'appuient lateralement en-dessous du siège 4 sur le plancher de cabine 5' qui n'est pas relevé dans cette zone. Au total il a été prévu un minimum de 3 bras oscillants 23 entre la semelle 22 et le plancher de cabine 5'.Les articulations 24 au moyen desquelles les bras oscillants 23 viennent s'appuyer sur la semelle 22, et les articulations 25 au moyen desquelles les bras oscillants 23 viennent s'appuyer sur le plancher de cabine 5', sont orientés les uns par-rapport aux autres de telle manière que les lignes imaginaires passant par les points médians de ces articulations se recoupent dans le centre de gravité S de la cabine 1. Comme le montre la Fig. 4 avec les lignes à traits et points alternés. Dans es articulations 24 et 25 il s'agit d'accouplements à crosillons à deux axes, dont les axes fixes sont orientés parallèlement à l'axe longitudinal du tracteur, et dont les axes pivotants sont orientés en position normale de la cabine 1 parallèlement à l'es sieu arrière du tracteur.Lorsque le tube de guidage 20 et la tige 21 du guide vertical sont profilés de maniere à rendre possible un positionnement opposé de ces éléments, les bras articulés 26 et 27 que montrent les Fig. 4 et 5 sont prévus entre le tube de guidage 20 et la semelle 22,,articules par les articulations 28, 29 et 30, dont les axes t alleles les uns par rapport aux autres. Etant donné que de cette manière la semelle 22 ne peut effectuer aucun mouvement tournant autour de l'axe giratoire du cassis du tracteur et qu'un mouvement tournant de cette nature est également impossible autour de l'axe giratoire par les deux cardans à croisillons 24 et 25 à deux axes, la cabine 1 ne peut effectuer, outre le mouvement vertical, qu'un mouvement oscillant autour d'un axe longitudinal parallèle à l'axe longitudinal du tracteur, ainsi qu'un mouvement d'axe transversal parallèle a l'essieu arrière du tracteur Etant donné qu'en-outre, du fait des éléments amortisseurs et de suspension 2 seuls de faibles mouvements de 2 a 5 degrés sont possibles, le centre instantané de rotation des mouvements possibles se situe pratiquement dans le centre de gravite Sde la cabine de tracteur 1. Si l'on utilise des cardans à croi sillons à deux axes pour les articulations 24 et 25 ainsi qu'un guidage vertical 20, 21, empêchant le mouvement tournant de la semelle 22, les bras d'articulation 26 et 27 sont naturellement superflus. Lorsque les articulations 24 et 25 ne sont pas constituees par des cardans à croisillon a deux axes, mais par des rotules, la cabine 1 peut alors exécuter un mouvement tournant autour de l'axe giratoire du chassis de tracteur 3, même lorsque la semelle 22 ne tourne pas. Dans ce cas il convient de prévoir des bras d'articulation entre le chassis et la cabine de conducteur, afin d'empêcher un tel mouvement tournant autour de l'axe giratoire. Cette fonction est exercée par les bras d'articulation 26' et 27' inscrits en pointillé dans la Fig. 5, l'articulation 30' devant alors être une rotule, afin de rendre possible le mouvement oscillant de la cabine de tracteur 1. La Fig. 6 nous montre une modification de la deuxième forme d'éxécution du dispositif de guidage 6", dans lequel les bras oscillants sont remplacés par un coussinet sphérique forme de deux calottes 31 et 32. Les calottes disposées horizontalement et dont le rayon de courbure est égal à leur distance par rapport au centre de gravité S, sont disposées directement en-dessous du siege de conducteur 4, sous le plancher de cabine 5 remonté, et verticalement en-dessous du centre de gravité S. La coquille inférieure est fixée a l'extrémité supérieure de la tige 21 des guides verticaux 20,21, alors que la coquille supérieure est fixée sur le plancher de cabine 5. Entre les calottes 31 et 32 et respectivement fixés sur celles-ci sont disposés des corps élastiques 33, de manière à réaliser une mobilité relative entre les deux calottes et donc entre la cabine 1 et le chassis 3. Dans cet exemple d'exécution également, on a evité un mouvement tournant de la cabine 1 autour de l'axe giratoire du chassies de tracteur 3, par les bras d'articulation 26' et 27', ltarticulation 30'sur le-plancher 5 se présentant sous la forme d'une rotule. Les corps élastiques 33 entre les calottes 31 et 32 peuvent être par exemple en caoutchouc. Ils peuvent aussi être remplacés par un quelconque moyen de glissement, mais il faut alors prendre des mesures propres a éviter le décollement entre les calottes 31 et 32. - R E V E N D I C A T I 0 N S - 1.- Véhicule utilitaire avec une cabine de conducteur autoportante et avec des éléments amortisseurs et de suspension, par dessus lesquels la cabine de conducteur repose de façon élastique sur le reste de la masse du véhicule, caractérisé par le fait que de façon centrale entre la cabine du conducteur (1) et la messe du véhicule (3), est prévu un dispositif de guidage (6) (6') (6") qui dirige la cabine de conducteur (1) dans tous les mouvements relatifs par rapport b la masse du véhicule, et qui est constitué d'un guide vertical (il, 12, 20, 21) ainsi que de deux guides rotatifs couplés avec ce guide vertical, et dont les axes de pivotement sont dirigés dans le sens longitudinal du véhicule ainsi que dans le sens transversal du véhicule. 2.- Véhicule utilitaire selon la revendication I, caractérisé par le fait que le centre de gravité (5) de la cabine de conducteur et le point médian ou centre instantané de rotation des mouvements de cabine rendus possibles par le dispositif de guidage (6, 6', 6") sont très rapprochés ou coïncident. 3.- Véhicule utilitaire selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que pour recevoir le dispositif de guidage central (6, 6', 6"), le plancher (5) de la cabine de conducteur (1) est relevé au niveau du siège du conducteur (4) jus qu'à la surface inférieure du siège du conducteur. 4.- Véhicule utilitaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le dispositif de guidage (6) est muni d'au moins un guide rectiligne vertical (il), le long duquel et dans des douilles coulissantes (12) est guidé un axe de liaison horizontal (14) sur lequel est fixé un coussinet de pivotement (15) de telle manière qu'une pièce de liaison (16) fixée sur la cabine, peut pivoter dans un plan sur lequel se situe 11 axe de liaison (14). 5.- Véhicule utilitaire selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la cabine de conducteur (1) est équipée de masses supplémentaires qui déplacent le centre de gravité (S) de la cabine de conducteur dans le sens du centre instantané de rotation vers le bas, par rapport au dispositif de guidage (6). 6.- Véhicule utilitaire selon l'une quelconque des revendications l à 5, caractérisé par le fait que la cabine de conducteur (1) est reliée en au moins trois points à la masse du véhicule (32 par des éléments amortisseurs et de suspension (2). 7.- Véhicule utilitaire selon 11 une quelconque des revendications l à 6, caractérisé par le fait que les éléments amortisseurs et de suspension (2) sont disposés de manière à se trouver à une certaine distance du dispositif de guidage central (6, 6', 6" > . B.- Véhicule utilitaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les éléments amortisseurs et de suspension sont en partie ou totalement disposés dans le dispositif de guidage central. 9.- Véhicule utilitaire selon l'une quelconque des revendications l à 8, caractérisé par le fait que les garde-boue (7) des roues arrière sont intégrés dans la cahine de conducteur (1). lG.- Véhicule utilitaire selon 11 une quelconque des revendications I à 9, caractérisé par le fait que les éléments de commande (18) sont intégrés dans la cabine de conducteur (1) et sont de ce fait, relativement déplaçables par rapport à la masse du véhicule (3) avec les trois degrés de liberté de la cabine du conducteur. 11.- Véhicule utilitaire selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les éléments de commande (18) sont reliée par des tuyaux hydrauliques, des cabales Bowden, des arbres à cardans ou des flexibles avec le châssis du véhicule (3). 12.- Véhicule utilitaire selon l'une quelconque des revendications 1 à Il, caractérisé par le fait que sur les points d'interface entre le châssis du véhicule (3) et la cabine de conducteur (1), des éléments d'atténuation de bruit sont intercalés. 13.- Véhicule utilitaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 6 à 12, caractérisé par le fait que le dispositif de guidage (6', 6") a un centre instantané de rotation virtuel dans le centre de gravité (S > de la cabine de conducteur (1). 14*- Véhicule utilitaire selon la revendication 13, caractérisé par le fait que le dispositif de guidage fixé au châssis du véhicule (3) est muni d'au moins un guide vertical (28, 21) avec un profil de guidage (20) passant par le centre de gravité (S > de la cabine du conducteur (l) et d'une tige coulissante (21) qui est reliée par une articulation à la cabine du conducteur. 15.- Véhicule utilitaire selon la revendication 14, caractérisé par le fait que le dispositif de guidage (6') est muni de bras oscillants (23) qui, au moyen d'articulations (24, 25) reposent entre la tige (21) et la cabine de conducteur (1), les lignes passant par le milieu d'articulations de chaque bras oscillant à travers le centre de gravité (S) de la cabine de conducteur (1). 16.- Véhicule utilitaire selon la revendication 15, caractérisé par le fait que la tige (21) du guide vertical est munie d'une semelle (22), sur laquelle, avec les articulations supérieures (24), sont fixés les bras oscillants (23), ceux-ci ayant des articulations inférieures (25) sur le plancher (5') de la cabine de conducteur (1). 17.- Véhicule utilitaire selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, caractérisé par le fait que, pour le guidage des mouvements oscillants de la cabine autour des axes de pivotement dans le sens longitudinal du véhicule et dans le sens transversal du véhicule, les articulations (25) ont la forme de cardans à croisillons à deux axes. 18.- Véhicule utilitaire selon l'une quelconque des revendications 15 ou 16, caractérisé par le fait que les articulations (24, 25) sont des ratules, une autre articulation (26', 27') étant prévue pour éviter un mouvement de la cabine de conducteur (1) autour de l'axe de pivotement du véhicule entre la cabine de conducteur (1) et le châssis de véhicule (3). 19.- Véhicule utilitaire selon 1'une quelconque des revendications 13 et 14, caractérisé par le fait que le dispositif de guidage (6') est un coussinet sphérique constitué de deux calottes (31, 32) dont les points de mouvements médians se situent dans le centre de gravité (S) de la cabine de conducteur (1) et dont une calotte (31) est fixée à l'extrémité supérieure de la tige (21) et l'autre calotte (32) est fixée sur la cabine de conducteur (1); une autre articulation (26', 27') étant prévue entre le châssis du véhicule (3) et la cabine de conducteur (1) pour éviter un mouvement tournant de la cabine de conducteur l'axe giratoire du véhicule. 20.- Véhicule utilitaire selon la revendication 19, caractérisé par le fait qu'entre les calottes (31, 32) sont disposés des moyens de glissement, les calottes étant protégées contre le décollement. 21.- Véhicule utilitaire selon la revendication 19, caractérisé par le fait que des corps élastiques (33) pouvant être par exemple en caoutchouc, sont disposés entre les calottes (31) et (32) sur lesquelles ils sont fixés.