Brevet FR2436682A1 — publié le 19800418

L'invention, due à la collaboration de Monsieur Pierre THIESCE, est relative à des perfectionnements apportes aux suspensions de véhicule du type Mac Pherson, et qui comportet, pour chaque roue, une jambe de suspension coulissante, à orientation sensiblement verticale, formée d'au moins un élément inférieur et un élément supérieur propres à coulisser l'un par rapport à Itautre, l'élément supérieur servant de guidage à l'élément inférieur, ledit élément supérieur.étant articulé, à sa partie supérieure, sur la structure du véhicule, tandis que ledit élément inférieur port-e la roue et est articulé, à sa partie inferieure, sur un bras transversal relié à la structure du véhicule par une articulation, un réssort étant prévu entre, d'une part, ledit elément inferieur, et, d'autre part, la structure suspendue du véhicule. L'invention concerne, plus particulièrement, de telles suspensions pour des roues avant directrices d'un véhicule. On sait que les suspensions du type en question présentent de nombreux avantages, tels que simplicité de réalisation et encombrement réduit. Toutefois, le coulissement relatif'de ltélément infé- rieur et de ltélément superieur de la jambe de suspension pose des problèmes du fait de réactions ayant des composantes orientées perpendiculairement à la direction de coulissement. I1 en résulte divers inconvénients de fonctionnement tels que frottement important entre les pièces coulissantes, altération des caractéristiques de la suspension, et éventuellement de la direction. L'invention a pour but, surtout, de*$ournir une suspension du type en question dans laquelle les composantes orientées suivant une direction perpendiculaire à la direction de coulissement et agissant entre l'éliment supérieur et l'élé- ment inférieur sont réduites, suspension dans laquelle, en outre, les caractéristiques générales sont améliorées. Selon l'invention, une suspension de véhicule du type en question est caractérisée par le fait que, pour chaqué roue, un vérin de suspension oléopneumatique est disposé entre la structure suspendue et le bras transversal reliant l'élément inférieur à la structure, ce vérin de suspension travaillant en parallèle avec la jambe de suspension de telle sorte que les réactions et donc les composantes parasites sur cette jambe de suspension se trouvent réduites. En outre, ce vérin de suspension oléopneumatique introduit une flexibilité d'autant plus faible que le véhicule est plus chargé ce qui améliore les caractéristiques générales de la suspension et permet d'obtenir une période d'oscillations de suspension sensiblement indépendante de la charge. Ce vérin de suspension oléopneumatique comporte un piston relié par une articulation au susdit bras transversal, en un point situé entre l'articulation du bras sur l'élément inférieur et l'articulation du bras sur la structure ; le corps du vérin de suspension dans lequel peut coulisser le piston est relié à la structure du véhicule avec une possibilité d'oscillation. Avantageusement, le rapport entre, d'une part, la distance du point d'articulation du vérin sur le bras transversal à l'articulation de ce bras sur la structure et, d'autre part, la distance entre les articulations du bras sur l'élément inférieur et sur la structure, est inférieur à un demi (1/2) et de préférence voisin de un tiers (1/3). Avantageusement, le vérin de suspension oléopneumatique est associé à un moyen correcteur de hauteur, connu en luimême. Les deux vérins associés aux deux roues d.'un même essieu peuvent contenir uniquement du liquide et communiquer hydrauliquement entre eux ainsi qu'avec un même ressort pneumatique porté par la structure du véhicule ; on peut également prévoir, de manière connue, un même moyen-correcteur de hauteur communiquant avec les deux vérins. L'extrémité supérieure du cylindre du vérin de suspension est avantageusement en appui contre une membrure de la structure, par l'intermédiaire d'un coussin en matière élastomère autorisant une oscillation du vérin de part et d'autre d'une position moyenne, et la liaison du corps de vérin avec la structure est assurée, dans cette partie supérieure, par une tige du genre épingle traversant le corps de vérin et engagée à ses extrémités dans des trous prévus dans des parois de la structure, ces trous ayant un diamètre supérieur à celui de la tige, et/ou celle-ci étant élastique, de manière à permettre les oscillations du vérin. Les jambes coulissantes portent, de préférence, chacune un amortisseur qui agit aussi bien en roulis qu'en oscillation verticale et à l'encontre de tout débattement individuel de chaque roue indépendante. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-aprèss à propos de modes de réalisation particuliers décrits avéc. référence aux dessins ci-annexés, mais qui ne sont. nullement limitatifs. La figure 1, de ces dessins, représente schématiquement une suspension conforme à l'invention. La figure 2 est également une représentation schématique d'une variante de réalisation d'une suspension selon l'invention. La figure 3 est une représentation partielle, avec certaines parties coupées, ou arrachées,-d'une réalisation selon la variante de la figure 2. La figure 4,-enfin, montre, à plus grande échelle, un détail de la figure 3. En se reportant à la figure' 1, on peut voir une suspension de véhicule automobile du type Mac Pherson qui comporte, pour-chaque roue 1, une jambe de.suspension coulissante 2 à orientation sensiblement verticale, étant entendu, cependant, que la jambe 2 peut former un angle avec, la-direction verticale comme représenté sur les figures -1 à 31 Cette jambe de suspension est formée d'au.moins un élément inférieur 2a et d'un élément supérieur'2b propres-à coulisser l'un par rapport à l'autre. L'élément supérieur 2b sert de guidage à l'élément inférieur et, généralement, est formé par une tige engagée dans un alésage de ltélément inférieur 2a. L'élément supérieur 2b est articulé, à sa partie supérieure 3, sur la structure 4 du véhicule ; l'élément inférieur 2a porte la roue 1 et est articulé en 5, à sa partie inférieure, sur un bras transversal 6 relié à la structure 4 par une articulation 7. Un ressort hélicoïdal 8 est prévu enture, d'une part, une butée 9 solidaire de l'élément inférieur 2a et, d'autre part, la structure suspendue 4. Généralement la butée 9 est prévue vers la partie supérieure de l'élément 2a. Pour chaque roue 1, un vérin 10 de suspension oléopneumatique est disposé entre la structure suspendue- 4 -et le bras transversal 6, ce vérin 1Q travaillant en parallèle avec la jambe de force 2, de telle sorte que les réactions et donc les composantes parasites orientées perpendiculairement à la direction de coulissement, sur cette jambe 2, sont réduites. Le vérin de suspension 1O comporte. Un piston îOa relié par une articulation, notamment du type à rotule,. au susdit bras transversal 6, en un point 11 situé.entre les articulations 5 et 7. Avantageusement, le rapport ddl enture, d'une part, la distance d du point Il à l'articulation 7 et, d'autre part, la distance 1 entre les articulations 5 et 7 est inférieure à un demi(1/2) et de préférence voisin de un tiers (1/3). Les amplitudes d'oscillations du piston-lOa se trouvent ainsi réduites par rapport à-celles de la jambe coulissante 2 et les efforts au niveau du piston 10 sont plus élevés, ce qui permet d'utiliser un vérin de dimensions réduites travaillant sous forte pression avec de faibles déplacements de liquide. Le piston 10a coulisse dans le cylindre ou corps lOb du vérin de suspension dans lequei se trouve du liquide hydraulique h sous .pression. Le corps de vérin lOb est relié, à sa partie supérieure, à la structure du véhicule 4 par l'inter- médiaire d'une articulation 12 assurant une-possibilité d'oscillation au corps de vérin lOb. L'orientation générale de l'axe du vérin 10 est sensiblement parallèle à celle de l'axe de la jambe coulissante 2. Dans le mode de réalisation de la figure 1, un ressort pneumatique 13 est intégré dans le corps de vérin lob, à la partie supérieure de ce dernier ; ce ressort-pneumatique 13 comprend d'une manière classique une masse gazeuse enfermée dans une chambre déformable soumise à la pression du liquide 21 ; généralement une membrane élastique 14 isole la masse gazeuse du liquide h. L'alimentation en liquide sous pression du corps de vérin lob est assurée par une pompe 15 puisant le liquide dans un réservoir 16. Le vérin 10 est associé à un moyen correcteur de hauteur C connu en lui-même et qui peut être soit du type intégré au vérin, soit du type (représente > sur la figure 1) comportant une vanne V régulant l'alimentation en liquide du vérin 10 en fonction de la position, par rapport a la structure 4, d'un élément mobile de l'essieu. Dans le schéma de la figure 1, la position de la vanne V est commandée par une barre stabilisa trice B ou barre anti-roulis, s'étendant transversalement s par rapport au véhicule, et reliant les deux bras transversaux 6 d'un même essieu. Un doigt 17 situé dans un plan perpendicu laire à l'axe géométrique de la barre B commande les déplace s ments de la vanne V par une liaison 18 schématiquement représentée.Lorsque la structure 4 a tendance à-s'affaisser la barre B tourne, autour de son axe, et le doigt.17 commande s un déplacement de la vanne V dans un sens assurant une réalimentation en liquide du vérin lOb ; dans la re.présentation de la figure 1, on a supposé que le doigt 17 s'étend, vers l'avant ou vers l'arrière du véhicule, du même côté que les extrémités repliées de la barre B.s, et que, lors d'un affaissement, ce doigt commande le soulèvement de la vanne v pour la réalimentation. Une évacuation du liquide du corps de vérin lOb vers le réservoir 16 est commandé lors d'un mouvement inverse de la structure 4. Dans la suspension représentée schématiquement sur la figure 2, les deux vérins oléopneumatiques 110, 210 contiennent uniquement du liquide, et communiquent hydrauliquement par des conduites t avec un même ressort pn,eumàtique 13a porté par la structure 4 du véhicule. Un-seul et même moyen correcteur de hauteur C est prévu pour travailler avec les deux vérins 110, 210 du même essieu. Les autres -éléments de la figure 2 identiques à des éléments déjà décrits sur la figure 1 ont été désignés par les mêmes chiffres de référence, éventuellement.augmentés du nombre 100 (cent) lorsqu'il s"agit d'éléments relatifs au vérin 110 et du nombre 200 lorsqu'il s'agit d'éléments relatifs au vérin 210. Les jambes coulissantes 2 n'ont pas été représentées sur la figure 2, mais il est évident quelles sont situées, comme montré sur la figure 1, de manière que leur élément inférieur soit relié par une articulation telle que 5 (fig. 1) à l'extrémité de chaque bras transversal 106, 206. Dans la solution représentée sur la figure 2, le ressort pneumatique 13a participe seulement à la suspension verticale (c'est-à-dire pour des débattements verticaux dans le même sens des roues 1) tandis que pour des débattements en roulis, seuls interviennent les ressorts,en hélice tels que 8 (fig. 1) associés à chaque jambe coulissante, et la barre stabilisatrice B s Avantageusement, les jambes coulissantes 2 portent chacune, d'une maniere connue en ella-même,un amortisseur qui agit aussi bien en roulis qu'en oscillation verticale et à l'encontre de tout débattement individuel de chaque roue indépendante. Il serait possible de prévoir un effet d'amortissement au niveau du vérin de suspension oléopneumatique notamment en associant un accumulateur hydraulique (ou ressort pneumatique tel que 13) à chaque vérin (solution de la figure 1) il faudrait, en outre, prévoir une section relativement importante pour le piston de manière à assurer une vitesse suffisante de déplacement de liquide. Cette augmentation de la section du piston nécessiterait une pression hydraulique de fonctionnement plus basse, avec, comme inconvénient, une moins bonne constance dans le temps de cette pression avec les accumulateurs usuels. La solution prévoyant un amortisseur dans chaque jambe coulissante est donc préférable. En se reportant à la figure 3, on peut voir un mode de réalisation, représenté partiellement, d'une suspension conforme au schéma de la figure 2. Cette suspension est prévue pour une -roue avant 1 directrice et motrice. Les diverses parties de cette suspension sont désignées par les mêmes références numériques que celles utili-sées précédemment, et leur description ne sera pas reprise. On peut noter, cependant, que l'élément inférieur 2a de la jambe de suspension s'étend assez loin vers le haut de telle sorte que seule la partie supérieure de l'élément 2b est visible. L'élément 2a a une forme cylindrique et est solidaire, à sa partie inférieure,du support S-de roue. Du fait que la suspension concerne une roue directrice, la jambe coulissante 2 doit tourner avec le plan de cette roue et l'articulation 3 de l'élément supérieur 2b sur la structure 4 est agencée de manière à donner une liberté en rotation à la jambe coulissante 2. La rotule 105 est située à proximité du plan moyen de la roue, comme visible d'après la fig. 3. Le ressort en hélice 8 est disposé entre une coupelle formant butée 9 solidaire de l'élément 2a et une autre coupelle '19 en butée axiale contre la structure 4. Le ressort 8 est disposé de manière que son axe forme un angle, vers l'extérieur quand on se dirige de haut-en bas, par rapport à, l'axe géométrique de la jambe de suspension 2a de telle sorte que l'effort exercé par le ressort B sur l'élément inférieur 2a présente une composante transversale dirigée vers l'extérieur destinée à faciliter le coulissement relatif des éléments 2a et- 2b.Cettedisposition, en elle-même connue, se combine avec la.disposi- tion propre à l'invention visant à réduire les efforts supportés par la jambe de suspension 2-pour faciliter le coulissement. En effet, la charge supportée par le vérin 110- engendre au droit de la rotule 105, sur le support de roue 2a, une force verticale très voisine du moyen de la roue 1 et par suite non génératrice de réaction transversale sur la partie coulissante de la jambe 2. Un soufflet 20 en matière élastomère sert de but-ée fin de course pour la, coupelle 9. Le vérin de suspension oléopneumatique 110 est en appui, à son extrémité supérieure, contre une membrure 21 de la structure 4, par l'intermédiaire d'un coussin.22 (fig. 4) en matière élastomère, comprimé entre deux coupelles 23, 24, en butée respectivement, contre la membrure 21 et contre un épau liement du corps de vérin llOb. La liaison du corps de vérin 110b avec la structure 4 est, en outre, assurée, à la partie supérieure, par une tige 25 du genre épingle comportant une partie rectiligne, orientée transversalement, 25a traversant un trou prévu dans une paroi solidaire du corps de vérin 110b et engagée, à son extrémités dans un trou 26a, de plus fort diamètre, d'une paroi verticale de la structure 4 ; la tige 25 comporteS de l'autre côté du corps 110 ç une partie 25b en forme de U présentant une élasticité ; ltextrémité 27 de cette partie 25b est recourbée de manière à-se trouver sensiblement dans le prolongement de la partie rectiligne 25a et afin de pouvoir s'engager dans un trou 26b, de la structure 4, de plus fort diamètre. Ce mode de fixation, extrêmement simple et rapide, permet d'assurer une liberté d'oscillation suffisante au vérin 10, tout en évitant toute rotation de celui-ci autour de son axe et par suite tout vrillage nuisible du soufflet protecteur e prévu autour de la partie extérieure de son piston. Le corps de vérin îîOb comporte, vers le haut, un prolongement axial 28, de plus faible diamètre, traversant le coussin 22 et la membrure 21 ; le raccordement au conduit t de liquide hydraulique s'effectue dans cette partie 28. Le fonctionnement de la suspension résulte immédiatement des explications précédentes ; ressort olédpneumatique 10, ou 110, 210, qui travaille en parallèle avec la jambe de suspension 2 décharge cette dernière d'une partie des efforts et introduit, par le ressort pneumatique 13, 13a, une flexibilité variable, d'autant plus faible que le véhicule est plus chargé ; il en résulte une période d'oscillations de suspens ion sensiblement indépendànte de la charge. Comme déjà expliqué, du fait qu'une partie seulement des efforts de suspension passe par la jambe coulissante, les contraintes dans la jambe coulissante 2 sont réduites d'où - meilleur coulissement entre les éléments 2a, 2b, ce qui favorise confort et adhérence de la roue sur le sol - rotation plus libre de la jambe de force 2,- par rapport à la structure 4, lorsqu'il s'agit d'une roue directrice ; il en résulte un adoucissement de la direction et du braquage. Toujours du fait des efforts réduits sur la jambe 2, on peut donner un dimensionnement moindre au ressort 8 et à cette jambe 2, ce qui permet d'alléger les masses non suspendues et donc d'améliorer l'adhérence de. la roue sur le sol ; en outre, ce moindre dimensionnement permet d'approcher l'axe de coulissement, de la jambe 2, du-plan moyen de la roue 1 et ainsi de réduira encore les composantes transversales parasites, et les. frottements des- parties coulissantes. Lorsque la charge du véhicule augmente, les moyens correcteurs de hauteur assurent une compression plus forte du ou de chaque ressort pneumatique 13, 13fil, de telle sorte que le vérin de suspension 10 ou 110, 210, transmet des efforts plus importants. Le ressort hélicoidal 8, qui conserve la même longueur moyenne du fait de la hauteur constante (d'un point de vue statique) de la structure par rapport au sol, ne transmet que des efforts relativement faibles, indépendants de la charge. Ainsi,les avantages évoqués pécédemment sont valables aussi bien en charge qu'à vide. Du fait que les vérins de suspension oléopneumatiques de meme que les ressorts hydropneumatiques, ne participent pas au mouvement de rotation du plan de la roue, lorsqu'il s'-agit d'une roue directrice, il n'y a pas de problème d'étanchéité rotative entre les vérins et la structure. Comme le vérin 10 est relativement proche de l'articulation 7, les courses du piston îOa sont réduites et les efforts transmis hydrauliquement relativement élevés ce qui est compatible avec l'adaptation de systèmes hydrauliques à haute pression déjà existant sur véhicules. De tels systèmes à haute pression conduisent à des sections de pistons réduites, et à de faibles déplacements de liquide entre vérin et accumulateur, donc de faibles pertes de charge hydraulique dans les canalisations et une correction de hauteur rapide. Enfin, il convient de noter que la solution de l'invention peut s'adapter aisOment à une structure de véhicule propre à recevoir un essieu à suspension du type Mac Pherson classique. Il en résulte une interchangeabilité et une possibilité pour le constructeur du véhicule d'aménåger sur une même structure une suspension simplement.mécanique ou, avantageusement, une suspension selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Suspension de véhicule du type Mac Pherson, notamment pour roue avant directrice, comportant, pour cheque roue, une jambe de suspension coulissante, à orientation sensiblement verticale, formée d'au moins un élément inférieur et un élé- ment supérieur propres à coulisser l'un par rapport à l'autre, l'élément supérieur servant de guidage à l'élément inférieur, ledit élément supérieur étant articulé, à sa partie supérieure, sur la structure du véhicule, tandis que ledit élément inférieur porte la roue et est articulé, à sa partie inférieure, sur un bras transversal relié à la structure du véhicule par une articulation, un ressort étant prévu entre, d'unepart, ledit élément inférieur, et, d'autre part, la structure suspendue du véhicule, caractérisée par le fait que, pour chaque roue, un vérin de suspension oléopneumatique est disposé entre la structure suspendue et le bras transversal reliant l'élément inférieur à la structure, ce vérin de suspension travaillant en parallèle avec la jambe de suspension, de telle sorte que les réactions et donc les composantes parasites sur cette jambe de suspension se trouvent réduites. 2. Suspension selon la revendication 1,.caractérisée par le fait que le vérin de suspension comporte upiston relié, par une articulation, au susdit bras transversal en un point situé entre l'articulation du bras sur l'élémeflt inférieur et l'articulation du bras sur la structure, le corps.de vérin de suspension, dans lequel peut coulisser le piston, étant relié à la structure du véhicule avec.une possibilité d'oscillation. 3. Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'articulation entre l'élément inférieur de la jambe de suspension et le bras transversal comprend une rotule, caractérisée par le fait que ladite rotule est située à proximité du plan moyen de la roue. 4. Suspension selon.l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le rapport entre, d'une part, la distance du point d'articulation du vérin de suspension sur le bras transversal à l'articulation de ce bras sur la structure et, d'autre part, la distance entre les articulations du bras sur l'élément inférieur et sur la structure est inférieure à un demi (1/2) et notamment.voisin de un tiers (1/3). 5. Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le vérin de suspenr sion oléopneumatique est associé à un moyen correcteur de hauteur, connu en lui-même, comportant notamment une vanne régulant l'alimentation en liquide du vérin en~fonction de la position par rapport à la-structure d'un élément mobile de l'essieu tel qu'une barre stabilisatrice. 6. Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les deux vérins associés aux deux roues d'un même essieu, contiennent uniquement du liquide et communiquent hydrauliquement entre eux? ainsi qu'avec un même ressort pneumatique porté par la structure du véhicule. 7. Suspension selon la revendication.5, caractérisée par le fait que l'on prévoit un même moyen correcteur de hauteur communiquant avec les deux vérins du même essieu. 8.: Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que chaque jambe coulissante porte, d'une-manière'connue en el.le-même, un amortisseur qui agit aussi bien en roulis qu'en oscillation verticale et à l'encontre de tout débattement individuel de chaque roue indépendante. 9. Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'extrémité supérieure du corps de vérin de suspension est en appui contre une membrure de la structure, par l'intermédiaire d'un coussin en matière élastomère,.et la liaison du corps de vérin avec la structure est assurée par une tige du genre "épingle" traversant une partie solidaire-du corps de vérin et engagée à ses extrémités dans des trous prévus dans des parois de la structure, ces trous ayant un diamètre supérieur à celui de la tige, et/ou celle-ci étant élastique, de manière à permettre les oscillations du vérin.