Brevet FR2431416A1 — publié le 19800215

On sait que le dispositif utilisé presque universellement pour réaliser la suspension de roue avant de motocycle est la fourche télescopique. Ce système présente de nombreux désavantages qui sont, entre autres, d'avoir un débattement assez limité, d'engendrer des variations notables d'empattement nuisibles pour la stabilité, d'occasionner un effet de plongée au freinage et de proscrire l'utilisation de combinés ressort-amortisseur classiques Des éléments de solution ont été amenés à ces problèmes par de nouveaux dispositifs de suspension. Laplupart utilisent des mé- canismes à quadrilatère déformable. Une première version consiste à rendre le moyeu de la roue solidaire d'un des côtés du quadrilatère, le chassis étant solidaire du côté opposé et l'axe de direction lié au chassis.L'inconvénient du système est d'introduire une inertie de direction importante puisque le pilote doit faire tourner l'ensemble du système de suspension et de direction avec la roue. De plus dans de nombreux cas, les côtés du quadrilatère sont dimensionnés de telle façon que la trajectoire du moyeu de la roue est équivalente à celle que l'on obtient avec une fourche télescopique, ce qui ne résoudpas les problèmes de variation d'empattement. Une meilleure solution consiste à faire pivoter la roue autour d'un axe lié à l'organe qui la supporte et non pas lié au chassis, l'inertie de direction est alors minimale et par un dimensionnement adéquat du mécanisme à quadrilatère, on peut rendre la chasse et l'angle de chasse constants et obtenir une trajectoire du centre de la roue proche de la droite verticale donc un empattement sensiblement constant.La difficulté majeure qu'on rencontre dans la réalisation de ces suspensions provient du fait que le dispositif articuléest, soit réparti symétriquement de part et d'autre de la roue, soit localisé totalement d'un côté de la roue; dans tous les cas, la position de la roue oblige à construire des bras et des articulations renforcés, donc coûteux et lourds, de ma nière à assurer la rigidité de l'ensemble. La présente invention a pour but de décrire un nouveau dispositif de suspension et de direction de motocycle, présentant simultanément les avantages de la constance de la chasse, de faible variation de l'empattement, de faible valeur de l'inertie de direction et dont on puisse assurer facilement la rigidité malgré les problèmes d'encombrement de la roue. Dans le dispositif selon 1' invention, le chassis est relié à organe supportant la roue par un mécanisme articulé, l'invention résidant essentiellement dans le fait que le mécanisme articulé et l'organe supportant la roue sont liés en des points qui sont situés a une distance de l'axe de roue supérieure au rayon de celle-ci. La présente invention a pour objet le produit industriel nouveau que constitue un dispositif de suspension et de direction de roue avant de motocycle à au moins deux roues assurant d'une part, la liaison entre le chassis et l'organe supportant la roue avant au moyen d'un mécanisme articulé et d'un dispositif amortisseur et élastique, l'axe de pivotement de la roue par rapport au chassis étant lié à l'organe supportant la roue et, d'autre part, la transmission de la commande de direction entre la colonne de direction liée au chassis et l'organe supportant la roue avant, caractérisé par le fait que l'organe supportant la roue et le mécanisme articulé sont liés en des points qui sont situés à une distance de l'axe de roue supérieure au rayon de celle-ci et au-dessus du plan horizontal contenant l'axe de la roue. Dans un mode préférentiel de réalisation, le mécanisme articulé est constitue de deux triangles superposés liés au chassis par une articulation pivot disposée selon un côté du triangle; les deux triangles superposés sont sensiblement symétriques par rapport au plan longitudinal médian du motocycle; la liaison entre les triangles et l'organe supportant la roue est réalisée de préférence par des articulations à rotule situées dans le plan longitudinal médian du motocycle et autorisant un grand angle de braquage; le dispositif amortisseur et élastique est constitué par la combinaison d'un ressort hélicoidal et d'un amortisseur télescopique; l'une des attaches du dispositif amortisseur et élastique est disposée au voisinage du pivot d'un premier triangle et l'autre sur le deuxième triangle, de préférence au voisinage de la rotule, le premier triangle étant le triangle supérieur et le deuxième étant le triangle inférieur; les points d'ancrage du dispositif amortisseur et élastique sont disposés de façon que la raideur du système de suspension augmente lorsqu'il s'éloigne de sa position moyenne; la transmission de la commande de direction est assurée par au moins une biellette, éventuellement articulée sur rotule; l'organe permettant de commander la direction du véhicule est un guidon relié au chassis par l'intermédiaire de la colonne de direction, ledit guidon entraînant une biellette de la transmission de la commande de direction. I1 est clair que la localisation du mécanisme articulé audessus de la roue permet d'en assurer la rigidité facilement puisqu'on peut réaliser un ensemble passant par le plan longitudinal médian du motocycle, ce qui est interdit lorsque le mécanisme se trouve réparti de part et d'autre de la roue. La présente invention a également pour objet le produit industriel nouveau que constitue un motocycle comportant un dispositif de suspension et de direction tel que ci-dessus défini. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, trois modes de réalisation représentés sur le dessin annexé. Sur ce dessin: -la figure 1 représente une vue latérale de l'ensemble du motocycle équipé du dispositif selon l'invention; -la figure 2 représente, en perspective, un schéma du dispositif de suspension et de direction selon l'invention; -la figure 3 représente, en coupe axiale, la colonne de direction, qui permet d'articuler le guidon sur le chassis; -la figure 4 représente, en vue de face, l'organe intermédiaire du système de direction; -la figure 5 représente,en perspective, la pièce de l'organe intermédiaire permettant de relier les deux biellettes du système de direction; -la figure 6 représente, en coupe par le plan longitudinal médian du motocycle, une deuxième réalisation des rotules de direction; - la figure 7 représente une vue latérale d'une troisième version de l'ensemble du motocycle équipé du dispositif selon 1' invention; ; -la figure 8 représente le motocycle de la figure 7, en vue latérale, dans une autre position des suspensions; -la figure 9 représente, en perspective, un schéma du système de direction et de suspension de la roue avant du motocycle des figures 7 et 8. En se référent au dessin, on voit que l'on a désigné par 1 dans son ensemble un motocycle équipé du système de direction et de suspension de la roue avant selon l'invention. Le motocycle 1 comporte une roue arrière 3 reliée au chassis 6 par un bras oscillant 4 et une roue avant 2 reliée audit chassis par le dispositif selon l'invention. L'élasticité et l'amortissement du train arrière sont assurés par deux combinés ressort-amortisseur 5. Lorsque la roue arriere rencontre un obstacle, le bras oscillant 4 tourne autour de l'articulation pivot qui le relie au chassis et les combinés ressort-amortisseur, qui sont fixés d'une part sur ledit chassis et d'autre part sur le bras oscillant, se trouvent comprimés.Le montage incliné par rapport à la verticale des combinés ressort-amortisseur assure à la suspens ion une raideur augmentant avec l'enfoncement de ladite suspension. En se référant aux figures 1 à 5, on voit que l'organe 7 supportant la roue avant supporte un garde-boue 25 et est relié au chassis 6 par le triangle supérieur 10 et le triangle inférieur 11. Lesdits triangles sont articulés par rapport à l'organe 7 supportant la roue avant par l'intermédiaire des rotules 14 et 15 et par rapport au chassis 6 par l'intermédiaire des pivots 12 et 13. Les rotules 14 et 15 sont des rotules axiales dont l'axe est horizontal et perpendiculaire d la direction d'avancement et qui possèdent un grand angle d'oscillation afin de permettre un angle de braquage suffisant. L'élasticité est assurée par un ressort 18 et l'amortissement par un amortisseur télescopique 19, ces deux dispositifs etant coaxiaux, avec le ressort entourant l'amortisseur, et fixés, d'une part, par le pivot 16 sur le chassis 6 au voisinage du pivot 12 du triangle supérieur et, d'autre part, par le pivot 17 sur le triangle 11, au voisinage de l'articulation à rotule 15. Les triangles 10 et 11 forment, en association avec le chassis 6 et l'organe 7 supportant la roue, et grâce à un dimensionnement correct, un parallélogramme déformable. L'organe 7 se déplace donc en translation circulaire par rapport au chassis, c'est à dire qu'il garde une direction constante et que ses points 14 et 15 décrivent des cercles de centres respectifs 12 et 13. L'axe de la roue avant décrit donc le cercle 27 obtenu en translatant le cercle décrit par le point 15 de la longueur de la fourche de l'organe 7 et parallèlement à ladite fourche. Lorsque la roue monte par rapport au chassis, le combiné ressort-amortisseur, qui est situé sensiblement dans une diagonale du parallèlogramme, se trouve comprimé et la raideur équivalente à la roue croît avec l'enfonce ment de la suspension.Unp > ier avantage est la constance approxi- mative de l'empattement, défini par E, puisque le point de repos de l'axe de roue avant est sur la partie verticale avant du cercle décrit par ledit axe de roue. Cela a pour résultat une maniabilité constante puisque cette dernière dépend principalement de l'empattement. Un deuxième avantage est l'utilisation d'un seul combiné ressort-amortisseur, qui est moins onéreux et offre de meilleures possibilités d'amortissement que les systèmes intégrés aux fourche télescopiques classiques. Ensuite la raideur variable est un avantage que l'on obtient ici grâce à un ressort classique alors qu'il nécessite un ressort spécial dans une fourche télescopique.Enfin l'organe supportant la roue 7 est une fourche qui est plus rigide et plus légère qu'une fourche classique, que ladite fourche soit réalisée en assemblage multitubulaire ou en caisson riveté et collé. La direction du motocycle est assurée par un guidon 9 articulé sur le chassis 6 par une articulation pivot 8, dite colonne de direction et fixée sur ledit chassis par le support 24. Ladite colonne de direction est composée d'un support de guidon 30 lié au tube 31, ledit tube étant articulé par deux rotules à contact oblique 32 par rapport au logement 33 desdites rotules et ledit logement 33 étant réuni par soudure avec le support 24. La commande de direction est d'abord transmise du support de guidon 30 par une biellette 20 vers un organe intermédiaire 22 et 28, puis par une seconde biellette 21 à la rotule 23 qui est solidaire de l'organe 7 supportant laroue avant.L'organe intermédiaire est composé de la pièce 22, qui pivote par rapport au chassis 6 autour de l'axe 29 et de la pièce 28 qui pivote par rapport à la pièce 22; les biellettes de commande de direction 20 et 21 sont reliées à ladite pièce 22 respectivement par une vis et par une articulation pivot. La distance de l'axe 29 de la pièce 28 étant égale à la distance de l'axe de direction, passant par les rotules 14 et 15, à l'axe passant par la rotule 23 et parallèle à l'axe de direction, la biellette 21 se déplace en translation circulaire lorsque la direction est actionnée, c'est à dire que ses deux extrémités décrivent deux cercles identiques. De plus la longueur de la biellette 21 étant égale à celle des triangles 10 et 11, ladite biellette forme avec chacun desdits triangles un parallélogramme qui se déforme lorsque la suspension fonctionne.Cela permet à la suspension de fonctionner sans modifier la position angulaire de la roue autour de l'axe de direction; c'est à dire que l'on a bien indépendance de la suspension et de la direction, condition indispensable pour que le motocycle soit facilement conduisible. Cependant on dispose d'un réglage supplémentaire qui est le rap port de démultiplication entre la rotation du guidon 9 et l'angle de rotation de la roue, qui est aussi celui de l'organe 7 qui la supporte. En effet ledit rapport de démultiplication est le rapport de la distance de l'axe 29 à l'axe de la pièce 28 à la distance de l'axe de la colonne de direction 8 à l'axe du pivot reliant la biellette 20 au support de guidon 30. En se référant à la figure 6, on voit que l'on a un deuxième mode de réalisation des rotules de direction et de suspension 14 et 15, qui relient respectivement les triangles 10 et 11 à 1' organe 7 supportant la roue avant. Contrairement à la première réalisation, on voit qu'il ne s'agit plus d'une rotule axiale à grand angle d'oscillation, mais d'une rotule comportant une bille complète et un logement borgne pour cette bille; de plus l'axe principal de la rotule est ici dans le plan longitudinal médian et vertical du motocycle, confondu ou non avec l'axe de direction. Dans une telle réalisation, l'angle de braquage, c'est à dire 1' angle dont peut tourner l'organe 7 autour des triangles 10 et 11, n'est plus limité; par contre l'angle d'oscillation desdits triangles par rapport au chassis autour de leurs pivots respectifs 12 et 13, est limité par l'angle d'oscillation propre à la rotule. L'avantage réside dans le fait que l'angle nécessaire pour le braquage est bien supérieur à l'angle d'oscillation des triangles. Un autre avantage est la présence du dispositif 34 qui permet d'isoler l'articulation à rotule de l'extérieur, c'est à dire d'une part, conserver une réserve de lubrifiant tel que graisse ou huile et, d'autre part, empêcher la pénétration d'agents nocifs tels que poussière ou humidité. En se référant aux figures 7 à 9, on voit que dans une troisième réalisation, les pièces 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 12, 13, 14, 15 sont inchangées par rapport à la première réalisation. Le mécanisme articulé liant le chassis 6 à l'organe 7 supportant la roue avant est maintenant constitué des quatres pièces 35, 36, 37 et 38. Les pieces 35 et 37 sont mobiles par rapport au chassis 6 par l'intermédiaire des articulations pivots respectivement 13 et 12. La pièce 36 est articulée sur les pièces 35 et 37 par l'intermédiaire d'articulations pivots. La pièce 38 est articulée sur la pièce 37 par l'intermédiaire d'une articulation pivot. Enfin, les pièces 36 et 38 sont articulées sur l'organe 7 supportant la roue avant par l'intermédiaire des rotules 15 et 14.L'ensemble des pièces 7, 35, 36, 37, 38 possède sept articulations qui assurent à la pièce 7 les deux degrés de liberté nécessaires au fonctionnement de la suspension et de la direction. Compte tenu des liaisons schématisées sur le dessin et décrites ci-dessus, le système est isostatique. L'ensemble des pièces 35, 36, 37 est à quatre articulations et un degré de liberté et est dimensionné de façon que le point centre de la rotule 15 décrive un segment de droite vertical approximatif. L'apport de la pièce 38, articulée sur les pièces 7 et 37 permet au point centre de la rotule 14 d'avoir une trajectoire identique à celle du point centre de la rotule 15 et obtenue par translation, c'est à dire un segment de droite vertical approximatif.Lorsque la roue avant rencontre un obstacle qui la fait-monter par rapport au chassis, la fourche 7 monte égale- ment ainsi que les rotules 14 et 15. Les centres desdites rotules 14 et 15 se déplaçant parallèlement sur deux segments de droite, la fourche 7 est en translation rectiligne par rapport au chassis 6 lorsque la suspension fonctionne. Au cours dudit mouvement d'enfoncement de la suspension, les pièces 35 et 37 pivotent dans le sens trigonométrique négatif sur le dessin et la pièce 36 pivote dans le même sens, mais se translate en même temps. L'élément amortisseur et élastique, qui n'est pas figuré sur le dessin, peut être fixé en un point de la pièce 35 et un point du chassis 6, tels qu'ils se rapprochent suivant une certaine loi lorsque la suspension s'enfonce, ladite loi étant de préférence telle que la raideur du système augmente avec l'enfoncement. Au prix d'une complexité supérieure, ce mécanisme articulé a pour avantage sur la première réalisation décrite d'autoriser une trajectoire de roue avant rectiligne et donc de procurer un empattement strictement constant. I1 est bien entendu que les modes de réalisation ci-dessus décrits ne sont aucunement limitatifs et pourront donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela au cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de suspension et de direction de roue avant de motocycle à au moins deux roues assurant, d'une part, la liaison entre le châssis et l'organe supportant la roue au moyen d'un mécanisme articulé et d' un dispositif amortisseur élastique, l'axe de pivotement de la roue par rapport au chassis étant lié à l'organe supportant la roue, et, d'autre part, la transmission de la commande de direction entre la colonne de direction liée au chassis et ledit organe supportant la roue avant, caractérisé par le fait que l'organe supportant la roue et le mécanisme articulé sont liés en des points qui sont situés à une distance de l'axe de roue supérieure au rayon de celle-ci et qui sont disposés audessus du plan horizontal contenant l'axe de la roue. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mécanisme articulé est constitué de deux triangles superposés liés au chassis par une articulation à pivot disposée selon un côté du triangle. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les deux triangles superposés sont sensiblement symétriques par rapport au plan longitudinal médian du motocycle. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3,caractérisé par le fait que la liaison entre les triangles et l'organe supportant la roue est réalisée par des articulations à rotules situées dans le plan longitudinal médian du motocycle et autorisant un grand angle de braquage. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le dispositif amortisseur et élastique est constitué par la combinaison d'un ressort hélicoïdal et d'un élément amortisseur télescopique. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'une des attaches du dispositif amortisseur et élastique est disposée au voisinage du pivot d'un premier triangle et l'autre sur le deuxième triangle, de préférence au voisinage de la rotule. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le premier triangle est le triangle supérieur et le deuxième triangle est le triangle inférieur. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la transmission de la commande de direction est assurée par au moins une biellette, éventuellement articulée sur rotule. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que les points d'ancrage du dispositif amortisseur et élastique sont disposés de façon que la raideur du système de suspension augmente lorsqu'il s'éloigne de sa position moyenne 10 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé-par le fait que l'organe permettant de commander la direction du véhicule est un guidon relié au chassis par l'intermédiaire de la colonne de direction, ledit guidon entraînant une biellette de la transmission de commande de direction. 11 - Motocycle, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif selon l'une des revendications 1 à 10.